WO2015162995A1 - 立体表示装置 - Google Patents

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WO2015162995A1
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substrate
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crystal panel
display device
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岳洋 村尾
亮 菊地
拓人 吉野
福島　浩
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シャープ株式会社
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    • H04N2213/001—Constructional or mechanical details

Definitions

  • the present invention relates to an autostereoscopic display device.
  • a parallax barrier method and a lenticular lens method are known. These stereoscopic display devices separate light with a barrier or a lens, project different images to the left and right eyes, and give the viewer a stereoscopic effect. 2. Description of the Related Art In recent years, autostereoscopic display devices that are on the market are mainly two-view parallax barrier systems and lenticular lens systems.
  • a good stereoscopic display can be obtained in the set region.
  • the image to be projected on the right eye and the image to be projected on the left eye are mixed and doubled.
  • a multi-viewpoint technique and a tracking technique for detecting the position of the observer's head and displaying an image in accordance with the position have been proposed.
  • SW-LCD barrier division switch liquid crystal display
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2013-24957 includes a display panel in which subpixel pairs are arranged in the horizontal direction, and a parallax barrier shutter panel in which sub-openings capable of switching between a light transmission state and a light shielding state are arranged in the horizontal direction.
  • a display device is described. In this display device, among a plurality of sub-openings belonging to the reference parallax barrier pitch, an arbitrary number of sub-openings adjacent to each other are set in a light-transmitting state, and the remaining sub-openings are set in a light-shielding state. Formed on a parallax barrier shutter panel.
  • the sub opening pitch is equal to or smaller than the difference between the sub pixel width and the total opening width.
  • the parallax barrier shutter panel is realized by a transparent electrode and a liquid crystal layer.
  • the number of electrodes In order to keep the crosstalk low even when the observer moves, the number of electrodes must be increased. However, when the number of electrodes is increased, the ratio of the area of the area between the electrodes (interline area) to the area of the electrode increases. In the region between the lines, the response of the liquid crystal is poor, and the light shielding property of the barrier may be lowered. As a result, light leakage may occur in the line-to-line region, and the crosstalk may be worsened.
  • An object of the present invention is to obtain a configuration of a stereoscopic display device that can suppress light leakage in a line-to-line region and maintain low crosstalk.
  • the stereoscopic display device disclosed herein includes a display panel, a switch liquid crystal panel disposed on the display panel, a position sensor that acquires position information of an observer, and a control device that controls the switch liquid crystal panel.
  • the switch liquid crystal panel includes a first substrate and a second substrate disposed opposite to each other, a liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate, and a predetermined direction along the first direction on the first substrate.
  • a plurality of segment electrodes that are arranged at intervals of each other and extend in a second direction orthogonal to the first direction, and are formed so as to cover the plurality of segment electrodes and have an angle of 45 to 90 ° with the second direction
  • a second alignment film is configured to change the potentials of the plurality of segment electrodes according to the position information of the observer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of a process performed by the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram for describing stereoscopic display when the parallax barrier is fixed.
  • FIG. 4B is a diagram for describing stereoscopic display when the parallax barrier is fixed.
  • FIG. 4C is a diagram for describing stereoscopic display when the parallax barrier is fixed.
  • FIG. 4A is a diagram for describing stereoscopic display when the parallax barrier is fixed.
  • FIG. 4B is a diagram for describing stereoscopic display when the parallax barrier is fixed.
  • FIG. 4C is a diagram for
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the principle of stereoscopic display by the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the principle of stereoscopic display by the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5C is a view for explaining the principle of stereoscopic display by the stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the first substrate of the switch liquid crystal panel.
  • FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the second substrate of the switch liquid crystal panel.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a stereoscopic display device including a detailed configuration of the switch liquid crystal panel.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 of the first alignment film and the segment electrodes.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 of the first alignment film and the rubbing direction DR2 of the second alignment film.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 of the first alignment film and the light transmission axis of the polarizing plate.
  • FIG. 13A is a diagram for explaining an example of a method of manufacturing the first substrate.
  • FIG. 12B is a diagram for explaining an example of the manufacturing method of the first substrate.
  • FIG. 12C is a diagram for explaining an example of the manufacturing method of the first substrate.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing one of the barrier lighting states displayed on the switch liquid crystal panel.
  • FIG. 14A is an example of a waveform diagram of signals supplied to the respective electrodes for setting the switch liquid crystal panel to the barrier lighting state shown in FIG.
  • FIG. 14B is another example of a waveform diagram of signals supplied to the respective electrodes for setting the switch liquid crystal panel to the barrier lighting state shown in FIG.
  • FIG. 14C is still another example of a waveform diagram of signals supplied to the respective electrodes to bring the switch liquid crystal panel into the barrier lighting state shown in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the angular characteristics of the luminance of the stereoscopic display device when the barrier lighting state is fixed.
  • FIG. 14A is an example of a waveform diagram of signals supplied to the respective electrodes for setting the switch liquid crystal panel to the barrier lighting state shown in FIG.
  • FIG. 14B is another example of a waveform diagram of signals supplied to the respective electrodes for setting the switch liquid crystal panel to the barrier
  • FIG. 16 is a diagram illustrating angular characteristics of the left-eye crosstalk XT (L) and the right-eye crosstalk XT (R).
  • FIG. 17 is a table summarizing the relationship between the rubbing direction and crosstalk.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the rubbing direction D1 and XT MIN (L) and XT MIN (R).
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the rubbing direction D1 and XT MAX ( ⁇ 12 ° to 12 °).
  • FIG. 22 is a graph showing the contrast characteristics along the line A-A ′ of FIG. 21A in each switch liquid crystal panel.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 of the first alignment film and the light transmission axis DR3 of the polarizing plate in the second embodiment.
  • FIG. 24 is a graph illustrating the crosstalk characteristics of the stereoscopic display device according to the first embodiment and the stereoscopic display device according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of a stereoscopic display device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of a stereoscopic display device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • a stereoscopic display device includes a display panel, a switch liquid crystal panel disposed on the display panel, a position sensor that acquires position information of an observer, and a control device that controls the switch liquid crystal panel.
  • the switch liquid crystal panel includes a first substrate and a second substrate disposed opposite to each other, a liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate, and a predetermined direction along the first direction on the first substrate.
  • a plurality of segment electrodes that are arranged at intervals of each other and extend in a second direction orthogonal to the first direction, and are formed so as to cover the plurality of segment electrodes and have an angle of 45 to 90 ° with the second direction
  • a second alignment film is configured to change the potentials of the plurality of segment electrodes in accordance with the position information of the observer (first configuration).
  • the switch liquid crystal panel is arranged so as to overlap the display panel.
  • the switch liquid crystal panel includes a first substrate on which a plurality of segment electrodes are formed and a second substrate on which a common electrode is formed.
  • the plurality of segment electrodes are arranged at predetermined intervals along the first direction, and each segment electrode is formed to extend in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the first substrate and the second substrate are opposed to each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.
  • a first alignment film rubbed in the first rubbing direction is formed on the first substrate, and a second alignment film rubbed in the second rubbing direction is formed on the second substrate.
  • the first rubbing direction and the second rubbing direction are orthogonal to each other. That is, the switch liquid crystal panel is a twisted nematic liquid crystal.
  • the control device changes the potentials of the plurality of segment electrodes according to the position information of the observer supplied from the position sensor. As a result, an electric field is formed between the segment electrode and the common electrode. This electric field changes the alignment state of the liquid crystal molecules, and a parallax barrier corresponding to the position information of the observer is formed.
  • the region between the segment electrodes interline region
  • the response of the liquid crystal is poor. Therefore, the light shielding property of the barrier may be lowered in the line-to-line region.
  • the angle distribution of the light shielding property of the barrier varies depending on the rubbing direction of the alignment film. Specifically, if the angle between the first rubbing direction and the second direction is 45 ° to 90 °, light leakage between lines can be remarkably suppressed. This is due to the following reason. If the angle formed between the first rubbing direction and the direction in which the segment electrode extends is increased, rubbing is insufficient at the boundary between the portion where the segment electrode is formed and the portion where the segment electrode is not formed. In a region where rubbing is insufficient, the liquid crystal molecules become unstable, and the liquid crystal molecules are likely to respond even when the electric field is small.
  • the alignment direction of the liquid crystal in the line-to-line region is close to the direction perpendicular to the segment electrodes, it becomes easy to respond to an electric field. As a result, the light shielding property of the line-to-line region is improved and the crosstalk can be kept low.
  • the first configuration further includes a first polarizing plate and a second polarizing plate disposed to face each other with the switch liquid crystal panel interposed therebetween, the first polarizing plate being disposed on the first substrate side, and a transmission axis being The second polarizing plate may be arranged on the second substrate side in parallel to the first rubbing direction, and the transmission axis may be parallel to the second rubbing direction (second configuration).
  • the first configuration further includes a first polarizing plate and a second polarizing plate disposed to face each other with the switch liquid crystal panel interposed therebetween, the first polarizing plate being disposed on the first substrate side, and a transmission axis being It is also possible to adopt a configuration that is perpendicular to the first rubbing direction, the second polarizing plate is disposed on the second substrate side, and the transmission axis is perpendicular to the second rubbing direction (third configuration).
  • the condensing effect (lens effect) of the switch liquid crystal panel is increased, and the crosstalk can be further reduced.
  • the display panel may be a liquid crystal display panel (fourth configuration).
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a stereoscopic display device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the stereoscopic display device 1 includes a display panel 10, a switch liquid crystal panel 20, and an adhesive resin 30.
  • the display panel 10 and the switch liquid crystal panel 20 are arranged so that the switch liquid crystal panel 20 is on the viewer 90 side, and are bonded together by an adhesive resin 30.
  • the display panel 10 includes a TFT (Thin Film Transistor) substrate 11, a CF (Color Filter) substrate 12, a liquid crystal layer 13, a polarizing plate 14, and a polarizing plate 15 (first polarizing plate).
  • the display panel 10 controls the TFT substrate 11 and the CF substrate 12 to manipulate the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 13 to display an image.
  • the switch liquid crystal panel 20 includes a first substrate 21, a second substrate 22, a liquid crystal layer 23, and a polarizing plate 24 (second polarizing plate).
  • the first substrate 21 and the second substrate 22 are arranged so as to face each other.
  • the liquid crystal layer 23 is sandwiched between the first substrate 21 and the second substrate 22.
  • the polarizing plate 24 is disposed on the viewer 90 side.
  • the switch liquid crystal panel 20 controls the potential of these electrodes, manipulates the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 23, and changes the behavior of light passing through the liquid crystal layer 23. More specifically, the switch liquid crystal panel 23 includes a non-transmission region (barrier) that blocks light and a transmission region that transmits light by the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 23 and the action of the polarizing plate 15 and the polarizing plate 24. (Slit). Detailed configurations and operations of the first substrate 21 and the second substrate 22 will be described later.
  • the polarizing plate 15 and the polarizing plate 24 are disposed so that the light transmission axes are orthogonal to each other.
  • the switch liquid crystal panel 20 is a so-called normally white liquid crystal having a maximum transmittance when no voltage is applied to the liquid crystal layer 23.
  • the normally white liquid crystal is in a no-voltage application state in the two-dimensional display mode, so that it is possible to reduce power consumption during two-dimensional display without stereoscopic display.
  • the polarizing plate 15 may be disposed on the switch liquid crystal panel 20. That is, the polarizing plate 15 may be disposed on the surface of the switch liquid crystal panel 20 on the display panel 10 side of the first substrate 21, and the adhesive resin 30 may be disposed between the polarizing plate 15 and the CF substrate 12.
  • the direction parallel to the line segment connecting the left eye 90L and the right eye 90R of the observer 90 (the x direction in FIG. 1) when the observer 90 and the stereoscopic display device 1 face each other in a straight line is the horizontal direction (first One direction).
  • a direction (y direction in FIG. 1) orthogonal to the horizontal direction in the plane of the display panel 10 is referred to as a vertical direction (second direction).
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the stereoscopic display device 1.
  • FIG. 3 is a flowchart of processing by the stereoscopic display device 1.
  • the stereoscopic display device 1 further includes a control device 40 and a position sensor 41.
  • the control device 40 includes an arithmetic circuit 42, a switch liquid crystal panel drive circuit 43, and a display panel drive circuit 44.
  • the display panel drive circuit 44 drives the display panel 10 based on a video signal input from the outside, and causes the display panel 10 to display an image.
  • the position sensor 41 acquires the position information of the observer 90 (step S1).
  • the position sensor 41 is, for example, a camera or an infrared sensor.
  • the position sensor 41 supplies the acquired position information to the arithmetic circuit 42 of the control device 40.
  • the arithmetic circuit 42 analyzes the position information of the observer 90 supplied from the position sensor 41 and calculates the position coordinates (x, y, z) of the observer 90 (step S2).
  • the position coordinates can be calculated by, for example, an eye tracking system that detects the position of the eyes of the observer 90 by image processing.
  • the calculation of the position coordinates may be performed by a head tracking system that detects the position of the head of the observer 90 using infrared rays.
  • the arithmetic circuit 42 further determines the barrier lighting state of the switch liquid crystal panel 20 according to the position coordinates of the observer 90 (step S3). That is, the position of the barrier of the switch liquid crystal panel 20 and the position of the slit are determined according to the position coordinates of the observer 90.
  • the arithmetic circuit 42 supplies information on the determined barrier lighting state to the switch liquid crystal panel drive circuit 43.
  • the switch liquid crystal panel drive circuit 43 drives the switch liquid crystal panel 20 based on the information supplied from the arithmetic circuit 42 (step S4). Thereafter, steps S1 to S4 are repeated.
  • the display panel 10 includes a plurality of pixels 110. On the pixel 110, the right-eye image (R) and the left-eye image (L) are alternately displayed in the horizontal direction.
  • the switch liquid crystal panel 20 is formed with a barrier BR that blocks light and a slit SL that transmits light at predetermined intervals.
  • interval PP between the pixels 110 and the interval ⁇ between the barrier BRs are defined such that the distance from the display surface of the display panel 10 to the barrier BR is S1, the distance from the barrier BR to the observer 90 is S2, and S2 is relative to S1.
  • S1 the distance from the barrier BR to the observer 90 is S2
  • S2 is relative to S1.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a state in which the observer 90 has moved from FIG. 4A in the horizontal direction.
  • both the right-eye image (R) and the left-eye image (L) appear in the right eye 90R of the observer 90.
  • both the right-eye image (R) and the left-eye image (L) appear in the left eye 90L. That is, crosstalk occurs, and the observer 90 cannot feel a stereoscopic effect.
  • FIG. 4C is a diagram showing a state where the observer 90 has moved further in the horizontal direction from FIG. 4B.
  • the left-eye image (L) appears in the right eye 90R of the observer 90
  • the right-eye image (R) appears in the left eye 90L.
  • the viewer 90 since the video image that should be in the back is observed in the foreground and the video image that should be in the foreground is observed in the back, the viewer 90 cannot feel the correct stereoscopic effect and feels uncomfortable. Will be given.
  • the control device 40 changes the barrier lighting state of the switch liquid crystal panel 20 in accordance with the position information (position coordinates) of the observer 90. Accordingly, the observer 90 can always feel a three-dimensional effect, and crosstalk and a reverse viewing state can be prevented from occurring.
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the first substrate 21 of the switch liquid crystal panel 20.
  • FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the second substrate 22 of the switch liquid crystal panel 20.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the stereoscopic display device 1 including a detailed configuration of the switch liquid crystal panel 20.
  • a plurality of segment electrodes 211, a plurality of wirings 212, an insulating film 213, a terminal 214, and a first alignment film 215 are formed on the first substrate 21.
  • a common electrode 221 and a second alignment film 225 are formed on the second substrate 22.
  • the segment electrodes 211 are arranged at a predetermined electrode interval BP along the horizontal direction.
  • the configuration is such that BP ⁇ PP / 6 (FIG. 8).
  • Each segment electrode 211 is formed to extend in the vertical direction.
  • the segment electrode 211 is a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide), for example.
  • the wiring 212 is formed in an annular shape along the periphery of the first substrate 21.
  • the wiring 212 is arranged to be outside the active area of the switch liquid crystal panel 20 when the display panel 10 and the switch liquid crystal panel 20 are overlapped.
  • the wiring 212 is, for example, a metal film such as aluminum.
  • the insulating film 213 is disposed between the segment electrode 211 and the wiring 212 (FIG. 8).
  • the insulating film 213 is a transparent insulating film such as SiN.
  • a contact hole (not shown) is formed in the insulating film 213.
  • the specific segment electrode 211 and the specific wiring 212 are configured to conduct through the contact hole.
  • the terminal 214 is formed in the same layer as the segment electrode 211. That is, the terminal 214 is formed in a layer different from the wiring 212 with the insulating film 213 interposed therebetween. The terminal 214 and the specific wiring 212 are electrically connected through a contact hole formed in the insulating film 213.
  • the terminal 214 is made of the same material as the segment electrode 211 as will be described later.
  • the first alignment film 215 (FIG. 8) is formed on the front surface of the first substrate 21 so as to cover the segment electrode 211.
  • the first alignment film 215 is, for example, a polyimide film.
  • the common electrode 221 is formed so as to cover the substantially entire surface of the second substrate 22.
  • the common electrode 221 is a transparent conductive film such as ITO.
  • the second alignment film 225 (FIG. 8) is formed on the front surface of the second substrate 22 so as to cover the common electrode 221.
  • the second alignment film 225 is, for example, a polyimide film.
  • a signal is supplied from the control device 40 (FIG. 2) to the terminal 214 of the first substrate 21.
  • 13 terminals 214 are formed, and 13 systems of signals are supplied from the control device 40 (FIG. 2).
  • 12 systems of signals are supplied to the segment electrode 211 through the wiring 212, and the remaining 1 system of signals is supplied to the common electrode 221 of the second substrate 21 through a transfer (not shown).
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 (first rubbing direction) of the first alignment film 215 and the segment electrode 211.
  • the 6 o'clock direction y direction minus side
  • the direction that rotates counterclockwise is the plus direction. .
  • the rubbing direction DR1 forms an angle of 45 to 90 ° with the direction (y direction) in which each of the segment electrodes 211 extends.
  • the rubbing direction DR1 is in the direction of 45 to 135 ° in the coordinate system defined above.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 of the first alignment film 215 and the rubbing direction DR2 (second rubbing direction) of the second alignment film 225.
  • the rubbing direction DR1 and the rubbing direction DR2 are orthogonal to each other. That is, the switch liquid crystal panel 20 is a twisted nematic liquid crystal.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 of the first alignment film 215 and the light transmission axis DR3 of the polarizing plate 15.
  • the light transmission axis DR3 of the polarizing plate 15 is parallel to the rubbing direction DR1.
  • the light transmission axis of the polarizing plate 24 (FIG. 8) is orthogonal to the light transmission axis DR3 of the polarizing plate 15 as described above. Therefore, the light transmission axis of the polarizing plate 24 is parallel to the rubbing direction DR2 (FIG. 10) of the second alignment film 225.
  • a wiring 212 is formed on the first substrate 21.
  • the wiring 212 is formed by sputtering, for example, and patterned by photolithography.
  • an insulating film 213 is formed so as to cover the wiring 212.
  • the insulating film 213 is formed by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • a contact hole is formed at a predetermined location by, for example, photolithography.
  • the segment electrode 211 and the terminal 214 are formed.
  • the segment electrode 211 and the terminal 214 are both made of the same material.
  • the segment electrode 211 and the terminal 214 are formed by sputtering or CVD, for example, and patterned by photolithography. Thus, the number of steps can be reduced by simultaneously forming and patterning the segment electrode 211 and the terminal 214.
  • the segment electrode 211 and the terminal 214 may be formed separately, and in that case, they may be formed of different materials.
  • a first alignment film alignment film 215 (FIG. 8) is formed so as to cover the segment electrode 211 and the terminal 214.
  • the first alignment film 215 is formed by, for example, a printing method.
  • the first alignment film 215 is rubbed in the rubbing direction DR1.
  • the second substrate 22 can be manufactured, for example, by forming the common electrode 221 on the substrate by sputtering or CVD, and forming the second alignment film 225 in the same manner as the first alignment film 215.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing one of the barrier lighting states displayed on the switch liquid crystal panel 20.
  • the wiring 212, the insulating layer 213, and the like are not shown.
  • segment electrode 211 As described above, 12 types of signals are supplied to the segment electrode 211.
  • the segment electrodes 211 are denoted by reference numerals 211A, 211B,. Signals of different systems are supplied to each of the segment electrodes 211A, 211B,..., 211L.
  • the common electrode 221 is supplied with a signal of a different system from the segment electrodes 211A, 211B,.
  • the control device 40 (FIG. 2) controls the potentials of the segment electrodes 211A, 211B,..., 211L and the common electrode 221 to form an electric field in the liquid crystal layer 23 and form the barrier BL and the slit SL. .
  • a barrier BR is formed at a position overlapping the segment electrodes 211A to 211C and 211J to 211L
  • a slit SL is formed at a position overlapping the segment electrodes 211D to 211I.
  • FIG. 14A is an example of a waveform diagram of signals supplied to the respective electrodes for setting the switch liquid crystal panel 20 to the barrier lighting state shown in FIG. V A , V B ,..., V L are signals supplied to the segment electrodes 211A, 211B,.
  • V COM is a signal supplied to the common electrode 221.
  • each of V A , V B ,..., V L and V COM is a rectangular wave having binary values of V high and V low .
  • V COM and V D to V I have the same phase
  • V COM and V A to V C and V J to V L have the opposite phase.
  • is formed between the common electrode 221 and each of the segment electrodes 211A to 211C and 211J to 211L.
  • the potential difference between the common electrode 221 and each of the segment electrodes 211D to 211I is substantially zero.
  • the switch liquid crystal panel 20 is a normally white liquid crystal. Therefore, a barrier BR is formed at a position overlapping with the segment electrodes 211A to 211C and 211J to 211L, and a slit SL is formed at a position overlapping with the segment electrodes 211D to 211I.
  • FIG. 14B is another example of a waveform diagram of signals supplied to the respective electrodes for setting the switch liquid crystal panel 20 to the barrier lighting state shown in FIG.
  • V COM and V D to V I take a constant value of the reference potential V 0 .
  • V A to V C and V J to V L are rectangular waves having binary values of V 0 + V a and V 0 -V a .
  • is formed between the common electrode 221 and each of the segment electrodes 211A to 211C and 211J to 211L.
  • the potential difference between the common electrode 221 and each of the segment electrodes 211D to 211I is substantially zero.
  • FIG. 14C is still another example of a waveform diagram of signals supplied to the electrodes in order to place the switch liquid crystal panel 20 in the barrier lighting state shown in FIG.
  • V COM and V D to V I are rectangular waves having binary values of V 0 + V a and V 0 ⁇ V a .
  • V A to V C and V J to V L take constant values of the reference potential V 0 .
  • is formed between the common electrode 221 and each of the segment electrodes 211A to 211C and 211J to 211L. Further, the potential difference between the common electrode 221 and each of the segment electrodes 211D to 211I is substantially zero.
  • the control device 40 forms the barrier BR and the slit SL by controlling the potentials of the segment electrodes 211A, 211B,..., 211L and the common electrode 221.
  • the barrier BR and the slit SL can be moved with the electrode interval BP as a minimum unit.
  • the electrode interval BP is the sum of the width W of the segment electrode 211 and the gap S between the electrodes as shown in FIG.
  • the electrode interval BP is the sum of the width W of the segment electrode 211 and the gap S between the electrodes as shown in FIG.
  • the response of the liquid crystal layer 23 is poor, and the light blocking property of the barrier BR may be lowered.
  • the gap S between the electrodes is preferably small.
  • the gap S is too small, leakage between adjacent segment electrodes 211 tends to occur, and the yield of the switch liquid crystal panel 20 decreases. If the electrode interval BP is reduced while the gap S between the electrodes is kept constant, the ratio of the gap S between the electrodes with respect to the width W of the segment electrode 211 increases. Therefore, the area where the light shielding property of the barrier BR becomes insufficient increases.
  • the interline region is shielded by a black matrix, so the response of liquid crystal molecules in the interline region does not matter.
  • the electrode interval BP is smaller than the pixel pitch PP. Therefore, when a black matrix is disposed between the segment electrode 211 and the segment electrode 211, the aperture ratio is significantly reduced. Therefore, in the case of the switch liquid crystal panel 20, it becomes a problem to improve the responsiveness of the liquid crystal in the interline region.
  • the light blocking angle distribution of the barrier BR varies depending on the rubbing direction of the alignment film 215 and the alignment film 225.
  • the crosstalk angular distribution also changes.
  • the relationship between the rubbing direction and crosstalk will be described.
  • a plurality of 3D display devices were manufactured by changing the rubbing direction of the alignment film of the switch liquid crystal panel. Except for the rubbing direction of the alignment film of the switch liquid crystal panel, it was produced according to the configuration of the stereoscopic display device 1 (FIG. 1).
  • the thickness of the TFT substrate 11 and the CF substrate 12 was 300 ⁇ m.
  • the thickness of the polarizing plate 14 and the polarizing plate 15 was 130 ⁇ m.
  • the thickness of the first substrate 21 and the second substrate 22 was 300 ⁇ m.
  • the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 23 was 4.6 ⁇ m, the dielectric anisotropy ⁇ n of the liquid crystal was 0.11, and the retardation was 506 nm.
  • the thickness of the adhesive resin 30 was 50 ⁇ m.
  • a liquid crystal display panel having a diagonal size of 3.9 inches (horizontal 84.6 mm, vertical 50.76 mm), horizontal direction 800 pixels, and vertical direction 240 pixels (720 subpixels) was used.
  • Each of the pixels 110 of the liquid crystal display panel includes three sub-pixels that display red, green, and blue aligned in the vertical direction.
  • the pixel pitch PP in the horizontal direction of this liquid crystal display panel is 105.75 ⁇ m, and the pixel pitch in the vertical direction is 211.5 ⁇ m (sub pixel pitch 70.5 ⁇ m).
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the angular characteristics of the luminance of the stereoscopic display device when the barrier lighting state is fixed.
  • the luminance AL is a luminance observed at an angle ⁇ ⁇ 0 when the right-eye image is displayed in black and the left-eye image is displayed in white.
  • Brightness A R in the same screen, a luminance observed at an angle theta> 0.
  • the luminance BL is a luminance observed at an angle ⁇ ⁇ 0 when the right-eye image is displayed in white and the left-eye image is displayed in black.
  • Luminance B R in the same screen, a luminance observed at an angle theta> 0.
  • the luminance CL is a luminance observed at an angle ⁇ ⁇ 0 when both the right-eye image and the left-eye image are displayed in black.
  • Luminance C R is the same screen, a luminance observed at an angle theta> 0.
  • the left-eye crosstalk XT (L) is defined by the following equation.
  • right-eye crosstalk XT (R) is defined by the following equation.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating angular characteristics of the left-eye crosstalk XT (L) and the right-eye crosstalk XT (R).
  • Left-eye crosstalk XT (L) takes a minimum value XT MIN (L) at an angle - [theta] 0, increases as deviated from the angle - [theta] 0.
  • the crosstalk XT (R) is for the right eye, at an angle + theta 0 takes a minimum value XT MIN (R), increases as deviated from the angle + theta 0.
  • FIG. 17 is a table summarizing the relationship between the rubbing direction and crosstalk.
  • the column “rubbing axis (DR1 / DR2)” the rubbing direction DR1 and the rubbing direction DR2 are described.
  • “0 ° / 90 °” indicates that the rubbing direction DR1 is 0 ° and the rubbing direction DR2 is 90 °.
  • the rubbing direction DR1 and the rubbing direction DR2 are schematically illustrated.
  • the white arrow represents the direction in which the molecular major axis of the liquid crystal molecules rotates from the first substrate 21 toward the second substrate 22 in the state where no voltage is applied.
  • the broken arrow represents a direction (viewing angle direction) parallel to the molecular long axis of the liquid crystal molecule at the center in the thickness direction of the liquid crystal layer 23.
  • the stereoscopic display device is observed while changing the lighting state of the barrier, and ⁇ 12 ° ⁇ ⁇ ⁇ when the lighting position of the barrier is switched to an ideal position.
  • the largest XT (L) and XT (R) values are listed in the 12 ° range. For example, “1.6 / 2.1” has the largest XT (L) value of 1.6% in the range of ⁇ 12 ° ⁇ ⁇ ⁇ 12 °, and the largest XT (R) in the same range. The value is 2.1%.
  • Barrier movement (right ⁇ left)” column describes the response speed of the barrier lighting state when moving from right to left.
  • the column “barrier movement (left ⁇ right)” describes the response speed of the barrier lighting state when moving from left to right.
  • “ ⁇ ” indicates that the response was smooth.
  • “ ⁇ ” indicates that the response was slightly slower than “ ⁇ ”.
  • “X” indicates that the response was slow.
  • the stereoscopic display device with the rubbing axis of “0 ° / 90 °” when moving from left to right, the lighting of the right edge was slow.
  • the stereoscopic display device having the rubbing axis of “90 ° / 180 °” when moving from the right to the left, the light leakage of approximately the same width as the gap S between the electrodes occurred.
  • the alignment state of the barrier edge is described. “ ⁇ ” indicates that the alignment state of the barrier edge was good. “X” indicates that there is a partial alignment defect portion in the alignment state of the barrier edge.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the rubbing direction D1 and XT MIN (L) and XT MIN (R).
  • a solid square (“ ⁇ ” mark) indicates XT MIN (R)
  • a solid circle (“ ⁇ ” mark) indicates XT MIN (L).
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the rubbing direction D1 and XT MAX ( ⁇ 12 ° to 12 °). In FIG.
  • ⁇ shows the largest XT (R) value in the range of ⁇ 12 ° ⁇ ⁇ ⁇ 12 °
  • ⁇ shows the same range.
  • the largest XT (L) values are shown.
  • FIG. 21A to 21E are diagrams showing the contrast characteristics of each switch liquid crystal panel 20.
  • FIG. FIG. 22 is a graph showing contrast characteristics along the line A-A ′ of FIG. 21A in each switch liquid crystal panel 20.
  • a curve C1 shows the contrast characteristic of the switch liquid crystal panel 20 whose rubbing direction D1 is 0 °.
  • a curve C2 represents the contrast characteristic of the switch liquid crystal panel 20 whose rubbing direction D1 is 27 °.
  • a curve C3 indicates the contrast characteristic of the switch liquid crystal panel 20 whose rubbing direction D1 is 45 °.
  • a curve C4 shows the contrast characteristics of the switch liquid crystal panel 20 whose rubbing direction D1 is 63 °.
  • a curve C5 shows the contrast characteristics of the switch liquid crystal panel 20 whose rubbing direction D1 is 90 °.
  • both XT MIN (L) and XT MIN (R) can be made 1.2 or less.
  • XT MAX ⁇ 12 ° to 12 ° is lowest when the rubbing direction D1 is 63 °.
  • the contrast increases as the rubbing direction D1 is closer to 90 °, that is, as the angle formed between the rubbing direction D1 and the direction in which the segment electrode 211 extends is larger.
  • the contrast of the switch liquid crystal panel 20 is increased, the barrier shielding rate and the slit transmittance are increased. That is, crosstalk can be further reduced.
  • the stereoscopic display device 1 has been described above.
  • the angle formed by the rubbing direction D1 (first rubbing direction) and the direction in which the segment electrode 211 extends (second direction) is 45 to 90 °, the light leakage between lines is remarkably reduced, Crosstalk can be kept low.
  • the angle between the rubbing direction D1 and the direction in which the segment electrode 211 extends is 45 ° or more and less than 90 °, the response in the barrier lighting state can be made smooth.
  • the angle formed by the rubbing direction D1 and the direction in which the segment electrode 211 extends is most preferably 63 °.
  • the stereoscopic display device according to the second embodiment of the present invention differs from the stereoscopic display device 1 in the directions of the light transmission axes of the polarizing plate 15 and the polarizing plate 25.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction DR1 of the first alignment film 215 and the light transmission axis DR3 of the polarizing plate 15 in the second embodiment.
  • the light transmission axis DR3 of the polarizing plate 15 is perpendicular to the rubbing direction DR1 (first rubbing direction).
  • the light transmission axis of the polarizing plate 24 is perpendicular to the rubbing direction DR2 (second rubbing direction).
  • the lens effect (condensing effect) of the switch liquid crystal panel 20 is increased. growing.
  • the lens effect of the switching liquid crystal panel 20 is large, in FIG. 15, the value of A L and + theta 0 near B R in the vicinity of - [theta] 0 is increased. Therefore, the crosstalk becomes lower.
  • FIG. 24 is a graph showing the crosstalk characteristics of the stereoscopic display device 1 according to the first embodiment and the stereoscopic display device according to the second embodiment.
  • the broken line indicates the crosstalk characteristic of the stereoscopic display device 1 according to the first embodiment
  • the solid line indicates the crosstalk characteristic of the stereoscopic display device according to the second embodiment.
  • the rubbing direction DR1 was both 63 °.
  • XT MIN (L) 0.6%
  • XT MIN (R) 0.3%.
  • lower crosstalk can be achieved.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of a stereoscopic display device 2 according to the third embodiment of the present invention.
  • the stereoscopic display device 2 includes a switch liquid crystal panel 20 ⁇ / b> A instead of the switch liquid crystal panel 20.
  • the switch liquid crystal panel 20A is different from the switch liquid crystal panel 20 in the configuration of the first substrate 21.
  • the wiring 212, the insulating layer 213, and the segment electrode 211 are arranged in this order from the first substrate 21 side.
  • the segment electrode 211, the insulating layer 213, and the wiring 212 are arranged in this order from the first substrate 21 side. That is, in the present embodiment, the segment electrode 211 is arranged on the first substrate 21 side with respect to the insulating layer 213.
  • the same effects as those in the first embodiment and the second embodiment can be obtained.
  • the insulating layer 23 is disposed between the segment electrode 211 and the liquid crystal layer 23. However, if the thickness of the insulating layer 23 is approximately 200 to 450 nm, the performance of the switch liquid crystal panel 20A is improved. Has no effect.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of a stereoscopic display device 3 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the stereoscopic display device 3 is different from the stereoscopic display device 1 in the positional relationship between the display panel 10 and the switch liquid crystal panel 20.
  • the display panel 10 is disposed closer to the observer 90 than the switch liquid crystal panel 20.
  • the light from the light source is first separated by the switch liquid crystal panel 20 and then passes through the display panel 10.
  • the light separated by the switch liquid crystal panel 20 is scattered or diffracted when passing through the display panel 10.
  • the separation characteristic is reduced, but the luminance angle characteristic can be smoothed. Thereby, when an observer moves, the brightness
  • liquid crystal display panel is used as the display panel 10
  • an organic EL (ElectroLuminescence) panel may be used.
  • MEMS Micro Electric Mechanical System
  • plasma display panel may be used.

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Abstract

　線間領域の光抜けを抑制して、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、表示パネル（１０）と、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、制御装置とを備える。スイッチ液晶パネル（２０）は、第１基板（２１）および第２基板（２２）と、液晶層（２３）と、第１方向に沿って所定の間隔ＢＰで配置され、各々が第１方向と直交する第２方向に延びるように形成された複数のセグメント電極（２１１）と、第２方向と４５～９０°の角度をなす第１ラビング方向にラビングされた第１配向膜（２１５）と、共通電極（２２１）と、共通電極（２２１）を覆って形成され、第１ラビング方向と直交する第２ラビング方向にラビングされた第２配向膜（２２５）とを含む。制御装置は、観察者の位置情報に応じて複数のセグメント電極（２１１）の電位を変更するように構成されている。

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表示装置では、透明電極と液晶層とによって上記の視差バリアシャッタパネルを実現している。観察者が移動してもクロストークを低い状態に保つためには、電極数を増やさなければならない。しかし、電極数を増やすと、電極の面積に対して、電極と電極との間の領域（線間領域）の面積の割合が増える。線間領域では液晶の応答が悪く、バリアの遮光性が低くなる場合がある。その結果、線間領域で光抜けが発生し、かえってクロストークが悪化する場合がある。
　本発明の目的は、線間領域の光抜けを抑制して、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、表示パネルと、表示パネルに重ねて配置された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、スイッチ液晶パネルを制御する制御装置とを備える。スイッチ液晶パネルは、互いに対向して配置された第１基板および第２基板と、第１基板および第２基板の間に配置された液晶層と、第１基板上に第１方向に沿って所定の間隔で配置され、各々が第１方向と直交する第２方向に延びるように形成された複数のセグメント電極と、複数のセグメント電極を覆って形成され、第２方向と４５～９０°の角度をなす第１ラビング方向にラビングされた第１配向膜と、第２基板上に配置された共通電極と、共通電極を覆って形成され、第１ラビング方向と直交する第２ラビング方向にラビングされた第２配向膜とを含む。制御装置は、観察者の位置情報に応じて複数のセグメント電極の電位を変更するように構成されている。
　本発明によれば、線間領域の光抜けを抑制して、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、視差バリアが固定されている場合の立体表示について説明するための図である。 図４Ｂは、視差バリアが固定されている場合の立体表示について説明するための図である。 図４Ｃは、視差バリアが固定されている場合の立体表示について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６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７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８は、スイッチ液晶パネルの詳しい構成を含む立体表示装置の模式的断面図である。 図９は、第１配向膜のラビング方向ＤＲ１と、セグメント電極の関係を示す模式図である。 図１０は、第１配向膜のラビング方向ＤＲ１と、第２配向膜のラビング方向ＤＲ２との関係を示す模式図である。 図１１は、第１配向膜のラビング方向ＤＲ１と、偏光板の光透過軸との関係を示す模式図である。 図１３Ａ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１２Ｂ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１２Ｃ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１３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１４Ａは、スイッチ液晶パネルを図１３に示すバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号の波形図の一例である。 図１４Ｂは、スイッチ液晶パネルを図１３に示すバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号の波形図の他の例である。 図１４Ｃは、スイッチ液晶パネルを図１３に示すバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号の波形図のさらに他の例である。 図１５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１６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１７は、ラビング方向とクロストークとの関係をまとめた表である。 図１８Ａは、ラビング方向ＤＲ１＝０°の立体表示装置において、バリア点灯状態を変えたときのクロストーク特性を重ねて示す図である。 図１８Ｂは、ラビング方向ＤＲ１＝２７°の立体表示装置において、バリア点灯状態を変えたときのクロストーク特性を重ねて示す図である。 図１８Ｃは、ラビング方向ＤＲ１＝４５°の立体表示装置において、バリア点灯状態を変えたときのクロストーク特性を重ねて示す図である。 図１８Ｄは、ラビング方向ＤＲ１＝６３°の立体表示装置において、バリア点灯状態を変えたときのクロストーク特性を重ねて示す図である。 図１８Ｅは、ラビング方向ＤＲ１＝９０°の立体表示装置において、バリア点灯状態を変えたときのクロストーク特性を重ねて示す図である。 図１９は、ラビング方向Ｄ１と、ＸＴＭＩＮ（Ｌ）およびＸＴＭＩＮ（Ｒ）との関係を示すグラフである。 図２０は、ラビング方向Ｄ１と、ＸＴＭＡＸ（－１２°～１２°）との関係を示すグラフである。 図２１Ａは、ラビング方向ＤＲ１＝０°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２１Ｂは、ラビング方向ＤＲ１＝２７°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２１Ｃは、ラビング方向ＤＲ１＝４５°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２１Ｄは、ラビング方向ＤＲ１＝６３°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２１Ｅは、ラビング方向ＤＲ１＝９０°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２２は、それぞれのスイッチ液晶パネルにおいて、図２１ＡのＡ－Ａ’線に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。 図２３は、第２の実施形態における、第１配向膜のラビング方向ＤＲ１と、偏光板の光透過軸ＤＲ３との関係を示す模式図である。 図２４は、第１の実施形態にかかる立体表示装置と、第２の実施形態にかかる立体表示装置のクロストーク特性を示すグラフである。 図２５は、本発明の第３の実施形態にかかる立体表示装置の模式的断面図である。 図２６は、本発明の第４の実施形態にかかる立体表示装置の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、表示パネルと、表示パネルに重ねて配置された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、スイッチ液晶パネルを制御する制御装置とを備える。スイッチ液晶パネルは、互いに対向して配置された第１基板および第２基板と、第１基板および第２基板の間に配置された液晶層と、第１基板上に第１方向に沿って所定の間隔で配置され、各々が第１方向と直交する第２方向に延びるように形成された複数のセグメント電極と、複数のセグメント電極を覆って形成され、第２方向と４５～９０°の角度をなす第１ラビング方向にラビングされた第１配向膜と、第２基板上に配置された共通電極と、共通電極を覆って形成され、第１ラビング方向と直交する第２ラビング方向にラビングされた第２配向膜とを含む。制御装置は、観察者の位置情報に応じて複数のセグメント電極の電位を変更するように構成されている（第１の構成）。
　上記の構成によれば、表示パネルに重ねて、スイッチ液晶パネルが配置されている。スイッチ液晶パネルは、複数のセグメント電極が形成された第１基板と、共通電極が形成された第２基板とを含んでいる。複数のセグメント電極は、第１方向に沿って所定の間隔で配置され、各々が第１方向と直交する第２方向に延びるように形成されている。第１基板と第２基板とは、液晶層を間に挟んで対向している。第１基板には第１方向ラビング方向にラビングされた第１配向膜が形成され、第２基板には第２ラビング方向にラビングされた第２配向膜が形成されている。第１ラビング方向と第２ラビング方向とは、互いに直交している。すなわち、スイッチ液晶パネルは、ツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶である。
　制御装置は、位置センサから供給される観察者の位置情報に応じて、複数のセグメント電極の電位を変更する。これによって、セグメント電極と共通電極との間に電界が形成される。この電界によって液晶分子の配向状態が変化し、観察者の位置情報に応じた視差バリアが形成される。しかし、セグメント電極とセグメント電極との間の領域（線間領域）では、電界を制御することが難しいため、液晶の応答が悪い。そのため、線間領域ではバリアの遮光性が低くなる場合がある。
　バリアの遮光性の角度分布は、配向膜のラビング方向によって変化する。具体的には、第１ラビング方向と第２方向とのなす角度が４５°～９０°であれば、線間の光抜けを顕著に抑制できる。これは、次の理由による。第１ラビング方向とセグメント電極が延びる方向とのなす角度が大きくなると、セグメント電極が形成されている部分と形成されていない部分の境界において、ラビングが不十分になる。ラビングが不十分な領域では、液晶分子が不安定になり、電界が小さくても、液晶分子が応答しやすくなる。また、線間領域の液晶の配向方向がセグメント電極と垂直方向に近くなるため、電界に対して応答しやすくなる。その結果、線間領域の遮光性が向上し、クロストークを低く維持できる。
　上記第１の構成において、スイッチ液晶パネルを間に挟んで対向して配置される第１偏光板および第２偏光板をさらに備え、第１偏光板は第１基板側に配置され、透過軸が第１ラビング方向と平行であり、第２偏光板は第２基板側に配置され、透過軸が第２ラビング方向と平行である構成としても良い（第２の構成）。
　上記第１の構成において、スイッチ液晶パネルを間に挟んで対向して配置される第１偏光板および第２偏光板をさらに備え、第１偏光板は第１基板側に配置され、透過軸が第１ラビング方向と垂直であり、第２偏光板は第２基板側に配置され、透過軸が第２ラビング方向と垂直である構成としても良い（第３の構成）。
　上記の構成によれば、スイッチ液晶パネルの集光効果（レンズ効果）が大きくなり、クロストークをより低くすることができる。
　上記第１～第３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る構成としても良い（第４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と、偏光板１５（第１偏光板）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（第２偏光板）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の詳しい構成、ならびに動作については後述する。
　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。スイッチ液晶パネル２０は、液晶層２３に電圧が印加され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。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、立体表示をしない２次元表示の際の消費電力を削減することができる。
　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（第１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（第２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、制御装置４０と、位置センサ４１とをさらに備えている。制御装置４０は、演算回路４２、スイッチ液晶パネル駆動回路４３、および表示パネル駆動回路４４を含んでいる。
　表示パネル駆動回路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装置４０の演算回路４２に供給する。
　演算回路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。
　演算回路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。演算回路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回路４３に供給する。
　スイッチ液晶パネル駆動回路４３は、演算回路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、制御装置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６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。図７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。図８は、スイッチ液晶パネル２０の詳しい構成を含む立体表示装置１の模式的断面図である。
　第１基板２１には、複数のセグメント電極２１１と、複数の配線２１２と、絶縁膜２１３と、端子２１４と、第１配向膜２１５（図８）とが形成されている。第２基板２２には、共通電極２２１と、第２配向膜２２５（図８）とが形成されている。
　セグメント電極２１１は、水平方向に沿って所定の電極間隔ＢＰで配置されている。なお、本実施形態では、ＢＰ≒ＰＰ／６となるように構成されている（図８）。
　セグメント電極２１１の各々は、垂直方向に延びるように形成されている。セグメント電極２１１は例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜である。
　配線２１２は、第１基板２１の周縁に沿って環状に形成されている。配線２１２は、表示パネル１０とスイッチ液晶パネル２０とを重ねたとき、スイッチ液晶パネル２０のアクティブエリアの外側になるように配置される。配線２１２は例えば、アルミニウム等の金属膜である。
　絶縁膜２１３は、セグメント電極２１１と配線２１２との間に配置されている（図８）。絶縁膜２１３は例えば、ＳｉＮ等の透明絶縁膜である。絶縁膜２１３には、図示しないコンタクトホールが形成されている。コンタクトホールを通じて、特定のセグメント電極２１１と特定の配線２１２とが導通するように構成されている。
　端子２１４は、セグメント電極２１１と同じ層に形成されている。すなわち、端子２１４は、絶縁膜２１３を間に挟んで配線２１２と異なる層に形成されている。絶縁膜２１３に形成されたコンタクトホールを通じて、端子２１４と特定の配線２１２とが導通するように構成されている。端子２１４は、後述するように、セグメント電極２１１と同じ材料で構成されている。
　第１配向膜２１５（図８）は、セグメント電極２１１を覆って、第１基板２１の概略前面に形成されている。第１配向膜２１５は例えば、ポリイミド膜である。
　共通電極２２１は、第２基板２２の概略全面を覆うように形成されている。共通電極２２１は例えば、ＩＴＯ等の透明導電膜である。
　第２配向膜２２５（図８）は、共通電極２２１を覆って、第２基板２２の概略前面に形成されている。第２配向膜２２５は例えば、ポリイミド膜である。
　第１基板２１の端子２１４には、制御装置４０（図２）から信号が供給される。本実施形態では、１３個の端子２１４が形成されており、制御装置４０（図２）から１３系統の信号が供給される。このうち１２系統の信号は配線２１２を通じてセグメント電極２１１に供給され、残りの１系統の信号は、図示しないトランスファを通じて第２基板２１の共通電極２２１に供給される。
　図９は、第１配向膜２１５のラビング方向ＤＲ１（第１ラビング方向）と、セグメント電極２１１の関係を示す模式図である。以下の説明では、方向（角度）について、観察者側（ｚ方向プラス側）から見て６時の方向（ｙ方向マイナス側）を０°とし、反時計回りに回転する方向をプラス方向とする。
　本実施形態では、ラビング方向ＤＲ１は、セグメント電極２１１の各々が延びる方向（ｙ方向）と、４５～９０°の角度をなしている。換言すれば、ラビング方向ＤＲ１は、上記で定義した座標系において、４５～１３５°の方向を向いている。
　図１０は、第１配向膜２１５のラビング方向ＤＲ１と、第２配向膜２２５のラビング方向ＤＲ２（第２ラビング方向）との関係を示す模式図である。ラビング方向ＤＲ１とラビング方向ＤＲ２とは、互いに直交している。すなわち、スイッチ液晶パネル２０は、ツイステッドネマチック液晶である。 
　図１１は、第１配向膜２１５のラビング方向ＤＲ１と、偏光板１５の光透過軸ＤＲ３との関係を示す模式図である。偏光板１５の光透過軸ＤＲ３は、ラビング方向ＤＲ１と平行である。
　なお、偏光板２４（図８）の光透過軸は、既述のように偏光板１５の光透過軸ＤＲ３と直交している。したがって、偏光板２４の光透過軸は、第２配向膜２２５のラビング方向ＤＲ２（図１０）と平行である。
　［スイッチ液晶パネル２０の製造方法］
　以下、図１２Ａ～図１２Ｃを参照して、スイッチ液晶パネル２０の製造方法の一例を説明する。
　まず、図１２Ａに示すように、第１基板２１上に、配線２１２を形成する。配線２１２は、例えばスパッタリングによって成膜され、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１２Ｂに示すように、配線２１２を覆って絶縁膜２１３を形成する。絶縁膜２１３は例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成膜される。絶縁膜２１３には、例えばフォトリソグラフィによって、所定の場所にコンタクトホールが形成される。
　次に、図１２Ｃに示すように、セグメント電極２１１および端子２１４を形成する。本実施形態では、セグメント電極２１１および端子２１４は、両方とも同じ材料である。セグメント電極２１１および端子２１４は、例えばスパッタリングまたはＣＶＤ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。このように、セグメント電極２１１と端子２１４とを同時に成膜およびパターニングすることで、工程を減らすことができる。しかし、セグメント電極２１１と端子２１４とを別々に形成しても良いし、その場合、これらを異なる材料で形成しても良い。
　次に、セグメント電極２１１および端子２１４を覆って、第１配向膜配向膜２１５（図８）を形成する。第１配向膜２１５は例えば、印刷法によって成膜される。第１配向膜２１５は、ラビング方向ＤＲ１にラビングされる。
　以上、第１基板２１の製造方法の一例を説明した。なお、第２基板２２は例えば、基板上に共通電極２２１をスパッタリングまたはＣＶＤによって成膜し、第１配向膜２１５と同様の方法で第２配向膜２２５を形成することで製造することができる。
　［スイッチ液晶パネル２０の駆動方法］
　次に、スイッチ液晶パネル２０の駆動方法を説明する。図１３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。図１３では、配線２１２、および絶縁層２１３等の図示を省略している。
　上述のように、セグメント電極２１１には、１２系統の信号が供給される。図１３では、セグメント電極２１１に、２１１Ａ、２１１Ｂ、・・・、２１１Ｌという符号を付している。セグメント電極２１１Ａ、２１１Ｂ、・・・、２１１Ｌの各々には、異なる系統の信号が供給される。共通電極２２１には、セグメント電極２１１Ａ、２１１Ｂ、・・・、２１１Ｌとは異なる系統の信号が供給される。
　制御装置４０（図２）は、セグメント電極２１１Ａ、２１１Ｂ、・・・、２１１Ｌ、および共通電極２２１の電位を制御して、液晶層２３に電界を形成し、バリアＢＬとスリットＳＬとを形成する。図１３の例では、セグメント電極２１１Ａ～２１１Ｃおよび２１１Ｊ～２１１Ｌと重なる位置にバリアＢＲが形成され、セグメント電極２１１Ｄ～２１１Ｉと重なる位置にスリットＳＬが形成されている。
　図１４Ａは、スイッチ液晶パネル２０を図１３に示すバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号の波形図の一例である。ＶＡ、ＶＢ、・・・、ＶＬはそれぞれ、セグメント電極２１１Ａ、２１１Ｂ、・・・、２１１Ｌに供給される信号である。ＶＣＯＭは、共通電極２２１に供給される信号である。
　図１４Ａに示す例では、ＶＡ、ＶＢ、・・・、ＶＬおよびＶＣＯＭのそれぞれは、ＶｈｉｇｈおよびＶｌｏｗの二値をとる矩形波である。この例では、ＶＣＯＭとＶＤ～ＶＩとが同位相であり、ＶＣＯＭとＶＡ～ＶＣ、ＶＪ～ＶＬとが逆位相である。
　これによって、共通電極２２１とセグメント電極２１１Ａ～２１１Ｃおよび２１１Ｊ～２１１Ｌの各々との間に、電位差｜Ｖｈｉｇｈ－Ｖｌｏｗ｜が形成される。一方、共通電極２２１とセグメント電極２１１Ｄ～２１１Ｉの各々との間の電位差は、ほぼゼロになる。上述のように、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、セグメント電極２１１Ａ～２１１Ｃおよび２１１Ｊ～２１１Ｌと重なる位置にバリアＢＲが形成され、セグメント電極２１１Ｄ～２１１Ｉと重なる位置にスリットＳＬが形成される。
　図１４Ｂは、スイッチ液晶パネル２０を図１３に示すバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号の波形図の他の例である。図１４Ｂに示す例では、ＶＣＯＭおよびＶＤ～ＶＩは、基準電位Ｖ０の一定値をとる。一方、ＶＡ～ＶＣ、ＶＪ～ＶＬは、Ｖ０＋ＶａおよびＶ０－Ｖａの二値をとる矩形波である。
　この例では、共通電極２２１とセグメント電極２１１Ａ～２１１Ｃおよび２１１Ｊ～２１１Ｌの各々との間に、電位差｜Ｖａ｜が形成される。一方、共通電極２２１とセグメント電極２１１Ｄ～２１１Ｉの各々との間の電位差は、ほぼゼロになる。
　図１４Ｃは、スイッチ液晶パネル２０を図１３に示すバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号の波形図のさらに他の例である。図１４Ｃに示す例では、ＶＣＯＭおよびＶＤ～ＶＩは、Ｖ０＋ＶａおよびＶ０－Ｖａの二値をとる矩形波である。一方、ＶＡ～ＶＣおよびＶＪ～ＶＬは、基準電位Ｖ０の一定値をとる。
　この例でも、共通電極２２１とセグメント電極２１１Ａ～２１１Ｃおよび２１１Ｊ～２１１Ｌの各々との間に、電位差｜Ｖａ｜が形成される。また、共通電極２２１とセグメント電極２１１Ｄ～２１１Ｉの各々との間の電位差は、ほぼゼロになる。
　このように、制御装置４０（図２）は、セグメント電極２１１Ａ、２１１Ｂ、・・・、２１１Ｌ、および共通電極２２１の電位を制御することによって、バリアＢＲとスリットＳＬとを形成する。本実施形態によれば、電極間隔ＢＰを最小単位として、バリアＢＲとスリットＳＬとを移動させることができる。
　電極間隔ＢＰを小さくするほど、バリアＢＲおよびスリットＳＬをきめ細かく移動させることができる。クロストークを低い状態に保つためには、電極間隔ＢＰを小さくして、バリアＢＲおよびスリットＳＬをきめ細かく移動できるようにすることが好ましい。一方、電極間隔ＢＰは、図１３に示すようにセグメント電極２１１の幅Ｗと電極間の隙間Ｓとの和である。電極間の領域（線間領域）では液晶層２３の応答が悪く、バリアＢＲの遮光性が低くなる場合がある。バリアＢＲの遮光性が低い場合、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、クロストークが高くなる。したがって、電極間の隙間Ｓは小さい方が好ましい。
　しかし、隙間Ｓを小さくし過ぎると、隣接するセグメント電極２１１間でリークが起こりやすくなり、スイッチ液晶パネル２０の歩留りが低下する。電極間の隙間Ｓを一定にしたまま電極間隔ＢＰを小さくしてくと、セグメント電極２１１の幅Ｗに対して電極間の隙間Ｓの割合が大きくなる。そのため、バリアＢＲの遮光性が不十分になる面積が増える。
　なお、一般的なツイステッドネマチック液晶による液晶表示装置の場合、線間領域はブラックマトリックスで遮蔽されるため、線間領域における液晶分子の応答性は問題とならない。一方、スイッチ液晶パネル２０の場合、電極間隔ＢＰは画素ピッチＰＰよりも小さい。そのため、セグメント電極２１１とセグメント電極２１１との間にブラックマトリクスを配置すると、開口率が著しく低下する。そのため、スイッチ液晶パネル２０の場合、線間領域の液晶の応答性を向上させることが課題となる。
　［ラビング方向とクロストークとの関係］
　バリアＢＲの遮光性の角度分布は、配向膜２１５および配向膜２２５のラビング方向によって変化する。バリアＢＲの遮光性の角度分布が変化することで、クロストークの角度分布も変化する。以下、ラビング方向とクロストークとの関係について説明する。
　スイッチ液晶パネルの配向膜のラビング方向を変えて、複数の立体表示装置を作製した。スイッチ液晶パネルの配向膜のラビング方向以外は、立体表示装置１（図１）の構成に準じて作製した。
　ＴＦＴ基板１１およびＣＦ基板１２の厚さは、３００μｍとした。偏光板１４および偏光板１５の厚さは、１３０μｍとした。第１基板２１および第２基板２２の厚さは、３００μｍとした。液晶層２３の厚さ（セルギャップ）は４．６μｍ、液晶の誘電率異方性Δｎは０．１１、リタデーションは５０６ｎｍとした。接着樹脂３０の厚さは、５０μｍとした。
　表示パネル１０として、対角３．９インチ（水平８４．６ｍｍ、垂直５０．７６ｍｍ）、水平方向８００ピクセル、垂直方向２４０ピクセル（７２０サブピクセル）の液晶表示パネルを使用した。この液晶表示パネルの画素１１０の各々は、垂直方向に整列した赤、緑、および青を表示する３つのサブ画素を含む。この液晶表示パネルの水平方向の画素ピッチＰＰ＝１０５．７５μｍであり、垂直方向の画素ピッチは２１１．５μｍ（サブ画素ピッチ７０．５μｍ）である。スイッチ液晶パネル２０は、電極間隔ＢＰ≒１７．６μｍ（電極の幅Ｗ≒１２．６μｍ、電極間の隙間Ｓ＝５μｍ）とした。
　ここで、図１５を用いてクロストークを定量的に定義する。図１５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ＡＬ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ＡＲ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ＢＬ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ＢＲ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ＣＬ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ＣＲ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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　同様に、右目のクロストークＸＴ（Ｒ）を、次の式で定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図１６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－θ０において極小値ＸＴＭＩＮ（Ｌ）を取り、角度－θ０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＋θ０において極小値ＸＴＭＩＮ（Ｒ）を取り、角度＋θ０からずれるにしたがって大きくなる。
　図１７は、ラビング方向とクロストークとの関係をまとめた表である。「ラビング軸（ＤＲ１／ＤＲ２）」の欄には、ラビング方向ＤＲ１およびラビング方向ＤＲ２が記載されている。例えば、「０°／９０°」は、ラビング方向ＤＲ１が０°であり、ラビング方向ＤＲ２が９０°であることを示す。
　「ラビング軸設定」の欄には、ラビング方向ＤＲ１とラビング方向ＤＲ２とが模式的に図示されている。白抜きの矢印は、電圧無印加状態において、第１基板２１から第２基板２２に向かって液晶分子の分子長軸が回転する方向を表している。破線の矢印は、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（視角方向）を表している。
　「配向写真」の欄には、スイッチ液晶パネル２０のバリア点灯状態の顕微鏡写真が示されている。「線間光抜け」の欄には、立体表示装置を正面から観察したときのバリア間での光抜けの大きさが記載されている。
　「ＸＴＭＩＮ（Ｌ）／ＸＴＭＩＮ（Ｒ）」の欄には、ＸＴＭＩＮ（Ｌ）およびＸＴＭＩＮ（Ｒ）の値が記載されている。例えば、「１．４／１．６」は、ＸＴＭＩＮ（Ｌ）が１．４％であり、ＸＴＭＩＮ（Ｒ）が１．６％であることを示す。
　「ＸＴＭＡＸ（－１２°～１２°）」の欄には、バリア点灯状態を変えながら立体表示装置を観察し、バリアの点灯位置が理想的な位置で切り替わった際の－１２°≦θ≦１２°の範囲において最も大きなＸＴ（Ｌ）およびＸＴ（Ｒ）の値が記載されている。例えば、「１．６／２．１」は、－１２°≦θ≦１２°の範囲において最も大きなＸＴ（Ｌ）の値が１．６％であり、同じ範囲において最も大きなＸＴ（Ｒ）の値が２．１％であることを示す。
　「バリア移動（右→左）」の欄には、右から左へ移動に移動する際のバリア点灯状態の応答速度について記載されている。「バリア移動（左→右）」の欄には、左から右へ移動に移動する際のバリア点灯状態の応答速度について記載されている。「◎」は、応答がスムーズであったことを示す。「○」は、「◎」に比べて僅かに応答が遅かったことを示す。「×」は、応答が遅かったことを示す。なお、ラビング軸が「０°／９０°」の立体表示装置では、左から右へ移動に移動する際、右側のエッジの点灯が遅かった。また、ラビング軸が「９０°／１８０°」の立体表示装置では、右から左へ移動に移動する際、電極間の隙間Ｓとほぼ同じ幅分の光抜けが発生した。
　「バリアエッジ配向状態」の欄には、バリアエッジの配向状態が記載されている。「◎」は、バリアエッジの配向状態が良好であったことを示す。「×」は、バリアエッジの配向状態に一部配向不良部があったことを示す。
　図１８Ａ～図１８Ｅは、それぞれの立体表示装置において、バリア点灯状態を変えたときのクロストーク特性を重ねて示す図である。図１９は、ラビング方向Ｄ１と、ＸＴＭＩＮ（Ｌ）およびＸＴＭＩＮ（Ｒ）との関係を示すグラフである。図１９において、中実の四角（「■」マーク）はＸＴＭＩＮ（Ｒ）を、中実の丸（「●」マーク）はＸＴＭＩＮ（Ｌ）をそれぞれ示す。図２０は、ラビング方向Ｄ１と、ＸＴＭＡＸ（－１２°～１２°）との関係を示すグラフである。図２０において、中実の四角（「■」マーク）は－１２°≦θ≦１２°の範囲において最も大きなＸＴ（Ｒ）の値を、中実の丸（「●」マーク）は同じ範囲において最も大きなＸＴ（Ｌ）の値をそれぞれ示す。
　図２１Ａ～図２１Ｅは、それぞれ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２２は、それぞれのスイッチ液晶パネル２０において、図２１ＡのＡ－Ａ’線に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。曲線Ｃ１はラビング方向Ｄ１が０°のスイッチ液晶パネル２０のコントラス特性を示している。曲線Ｃ２はラビング方向Ｄ１が２７°のスイッチ液晶パネル２０のコントラス特性を示している。曲線Ｃ３はラビング方向Ｄ１が４５°のスイッチ液晶パネル２０のコントラス特性を示している。曲線Ｃ４はラビング方向Ｄ１が６３°のスイッチ液晶パネル２０のコントラス特性を示している。曲線Ｃ５はラビング方向Ｄ１が９０°のスイッチ液晶パネル２０のコントラス特性を示している。
　図１７に示すように、ラビング方向Ｄ１が９０°に近いほど、すなわち、ラビング方向Ｄ１とセグメント電極２１１が延びる方向とのなす角度が大きいほど、線間光抜けが小さくなる。これは、次の理由による。ラビング方向Ｄ１とセグメント電極２１１が延びる方向とのなす角度が大きくなると、セグメント電極２１１が形成されている部分と形成されていない部分の境界において、ラビングが不十分になる。ラビングが不十分な領域では、液晶分子が不安定になり、電界が小さくても、液晶分子が応答しやすくなる。その結果、線間領域の遮光性が向上する。
　線間光抜けが小さくなることによって、クロストークも低く抑えることができる。図１９に示すように、ラビング方向Ｄ１が４５°以上であれば、ＸＴＭＩＮ（Ｌ）およびＸＴＭＩＮ（Ｒ）の両方を１．２以下にすることができる。図２０に示すように、ＸＴＭＡＸ（－１２°～１２°）はラビング方向Ｄ１が６３°のとき最も低くなる。
　図１７に示すように、ラビング方向Ｄ１が０°または９０°の場合、バリア点灯状態を変化させる際、バリアエッジの点灯に乱れが生じる。また、ラビング方向Ｄ１が９０°の場合、バリアエッジの配向に乱れが生じる。
　図２１Ａ～図２１Ｅ、および図２２に示すように、ラビング方向Ｄ１が９０°に近いほど、すなわち、ラビング方向Ｄ１とセグメント電極２１１が延びる方向とのなす角度が大きいほど、コントラストが高くなる。スイッチ液晶パネル２０のコントラストが高くなれば、バリアの遮蔽率およびスリットの透過率が高くなる。すなわち、クロストークをより低くすることができる。
　なお、一般的なツイステッドネマチック液晶による液晶表示装置の場合、配向膜のラビング方向とコントラスト分布との間には相関があり、ラビング方向を変えると、コントラスト分布が単に回転する挙動を示す。これは、配向状態が乱れやすい線間領域にブラックマトリクスが配置され、配光が乱れやすい領域が隠されていることに起因する。既述のように、スイッチ液晶パネル２０の場合、線間領域にブラックマトリクスが配置されない。そのため、図２１Ａ～図２１Ｅに示すように、配向膜のラビング方向を変えると、コントラスト分布は回転せず、特徴的なコントラスト分布を示す。
　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。上述のように、ラビング方向Ｄ１（第１ラビング方向）とセグメント電極２１１が延びる方向（第２方向）とのなす角度が４５～９０°であれば、線間光抜けを顕著に小さくして、クロストークを低く抑えることができる。さらに、ラビング方向Ｄ１とセグメント電極２１１が延びる方向とのなす角度が４５°以上９０°未満であれば、バリア点灯状態の応答をスムーズにすることができる。ラビング方向Ｄ１とセグメント電極２１１が延びる方向とのなす角度は、最も好ましくは６３°である。
　本実施形態では、セグメント電極２１１に１２系統の信号を供給する例を説明した。しかし、セグメント電極２１１に供給する信号の数は任意である。また、本実施形態では、バリアＢＲの幅とスリットＳＬの幅とが等しい場合を説明したが、バリアＢＲの幅とスリットＳＬの幅との比率は任意である。
　［第２の実施形態］
　本発明の第２の実施形態にかかる立体表示装置は、立体表示装置１と比較して、偏光板１５および偏光板２５の光透過軸の方向が異なっている。
　図２３は、第２の実施形態における、第１配向膜２１５のラビング方向ＤＲ１と、偏光板１５の光透過軸ＤＲ３との関係を示す模式図である。本実施形態では、偏光板１５の光透過軸ＤＲ３は、ラビング方向ＤＲ１（第１ラビング方向）と垂直である。図示は省略するが、偏光板２４の光透過軸はラビング方向ＤＲ２（第２ラビング方向）と垂直である。
　詳細な原理は不明であるが、本実施形態のように、ラビング方向とこれに隣接する偏光板の光透過軸が直交するように構成すると、スイッチ液晶パネル２０のレンズ効果（集光効果）が大きくなる。スイッチ液晶パネル２０のレンズ効果が大きくなると、図１５において、－θ０付近のＡＬおよび＋θ０付近のＢＲの値が大きくなる。そのため、クロストークがより低くなる。
　図２４は、第１の実施形態にかかる立体表示装置１と、第２の実施形態にかかる立体表示装置のクロストーク特性を示すグラフである。図２４において、破線は第１の実施形態にかかる立体表示装置１のクロストーク特性、実線は第２の実施形態にかかる立体表示装置のクロストーク特性を示す。なお、ラビング方向ＤＲ１はともに６３°とした。第１の実施形態にかかる立体表示装置１では、ＸＴＭＩＮ（Ｌ）＝０．７％、ＸＴＭＩＮ（Ｒ）＝０．４％であった。これに対して、第２の実施形態にかかる立体表示装置では、ＸＴＭＩＮ（Ｌ）＝０．６％、ＸＴＭＩＮ（Ｒ）＝０．３％であった。このように、本実施形態によれば、より低いクロストークを達成することができる。
　［第３の実施形態］
　図２５は、本発明の第３の実施形態にかかる立体表示装置２の模式的断面図である。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２０Ａを備えている。
　スイッチ液晶パネル２０Ａは、スイッチ液晶パネル２０と比較して、第１基板２１の構成が異なっている。
　スイッチ液晶パネル２０（図８）では、第１基板２１側から、配線２１２、絶縁層２１３、セグメント電極２１１の順番で配置されている。これに対し、スイッチ液晶パネル２０Ａでは、第１基板２１側から、セグメント電極２１１、絶縁層２１３、配線２１２の順番で配置されている。すなわち、本実施形態では、セグメント電極２１１が絶縁層２１３よりも第１基板２１側に配置されている。
　本実施形態によっても、第１の実施形態および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、セグメント電極２１１と液晶層２３との間に絶縁層２３が配置されているが、絶縁層２３の厚さが２００～４５０ｎｍ程度であれば、スイッチ液晶パネル２０Ａの性能には影響を及ぼさない。
　［第４の実施形態］
　図２６は、本発明の第４の実施形態にかかる立体表示装置３の模式的断面図である。立体表示装置３は、立体表示装置１と比較して、表示パネル１０とスイッチ液晶パネル２０との位置関係が異なっている。立体表示装置３では、表示パネル１０が、スイッチ液晶パネル２０よりも観察者９０側に配置されている。
　本実施形態によれば、光源からの光は先にスイッチ液晶パネル２０によって分離され、その後、表示パネル１０を通過する。スイッチ液晶パネル２０によって分離された光は、表示パネル１０を通過する際、散乱または回折される。立体表示装置３の構成によれば、分離特性は低下するが、輝度の角度特性を滑らかにすることができる。これによって、観察者が移動した場合に、バリア点灯状態が切り替わるまでの間に認識される輝度変化を低減することができる。
　［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。

Claims (4)

  1. 　表示パネルと、
    　前記表示パネルに重ねて配置された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、
    　前記スイッチ液晶パネルを制御する制御装置とを備え、
    　前記スイッチ液晶パネルは、
    　互いに対向して配置された第１基板および第２基板と、
    　前記第１基板および前記第２基板の間に配置された液晶層と、
    　前記第１基板上に第１方向に沿って所定の間隔で配置され、各々が前記第１方向と直交する第２方向に延びるように形成された複数のセグメント電極と、
    　前記複数のセグメント電極を覆って形成され、前記第２方向と４５～９０°の角度をなす第１ラビング方向にラビングされた第１配向膜と、
    　前記第２基板上に配置された共通電極と、
    　前記共通電極を覆って形成され、前記第１ラビング方向と直交する第２ラビング方向にラビングされた第２配向膜とを含み、
    　前記制御装置は、前記観察者の位置情報に応じて前記複数のセグメント電極の電位を変更するように構成されている、立体表示装置。
  2. 　前記スイッチ液晶パネルを間に挟んで対向して配置される第１偏光板および第２偏光板をさらに備え、
    　前記第１偏光板は前記第１基板側に配置され、透過軸が前記第１ラビング方向と平行であり、
    　前記第２偏光板は前記第２基板側に配置され、透過軸が前記第２ラビング方向と平行である、請求項１に記載の立体表示装置。
  3. 　前記スイッチ液晶パネルを間に挟んで対向して配置される第１偏光板および第２偏光板をさらに備え、
    　前記第１偏光板は前記第１基板側に配置され、透過軸が前記第１ラビング方向と垂直であり、
    　前記第２偏光板は前記第２基板側に配置され、透過軸が前記第２ラビング方向と垂直である、請求項１に記載の立体表示装置。
  4. 　前記表示パネルは、液晶表示パネルである、請求項１～３のいずれか一項に記載の立体表示装置。
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