WO2014054520A1 - 立体表示装置 - Google Patents

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には、大別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すことで、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が、２視点の立体表示性能を維持しながら、広い角度範囲で立体画像を観察できる立体表示装置は存在しない。

　一方で２Ｄ表示と３Ｄ表示を切替可能であり、３Ｄ表示時においても２Ｄ表示時に対して、輝度が低下しない視差バリア方式とレンチキュラーレンズ方式の特徴を併せ持つ液晶レンズ方式が提案されているが、この方式も同様に限られた範囲しか立体表示を観察することができない。

　特開２０１２－９８３９４号公報に記載された立体画像表示装置は、表示部と、液晶レンズアレイ素子（液晶レンズ）とを備える。液晶レンズアレイ素子は、第１の電極と、複数の第２の電極と、液晶層とを有する。複数の第２の電極は、第１の電極に対向するように配置され、互いに位相差のある波形の駆動電圧が印加される。液晶層は、第１の電極と複数の第２の電極との間に配置され、第１の電極に印加される駆動電圧と複数の第２の電極に印加される駆動電圧との電位差によってレンズ効果を発生する。

　特開２０１２－９８３９４号公報に記載されているような液晶レンズを、リアルタイムで駆動することを考える。例えば、観察者の目の位置をトラッキングして、これに応じてレンズの配置を変えることができれば、広い角度範囲でクロストークを低減することができるため、広い範囲で立体表示を観察できる。しかしながら、以下の理由により、これを実現することは困難である。

　屈折率分布によって液晶層にレンズ効果を持たせるためには、液晶層のリタデーション（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）を大きくする必要がある。液晶層のリタデーションは、液晶層の厚さｄと、液晶分子の屈折率異方性Δｎとの積である。液晶の屈折率異方性Δｎは限られておりある程度までしか高くできないため、レンズ効果を向上させるためには、液晶層の厚さｄを大きくする必要がある。

　液晶レンズの液晶を、Ｏｆｆ状態（電圧無印加状態）からＯｎ状態（電圧印加状態）へ変化させる場合の応答時間τ_ｏｎは、次の式で与えられる。ここで、γは液晶の粘度を、ε_０は真空の誘電率を、ε_ａは液晶の誘電率異方性を、Ｖは液晶駆動電圧を、Ｖ_Ｃは液晶の閾値電圧を、それぞれ表す。

　液晶レンズの液晶を、Ｏｎ状態からＯｆｆ状態へ変化させる場合の応答時間τ_ｏｆｆは、次の式で与えられる。ここで、Ｋは弾性定数を表す。

　このように、液晶の応答時間は、厚さｄの２乗に比例する。すなわち、厚さｄが大きくなると、液晶の応答速度が遅くなる。そのため、十分にレンズ効果を発現し、クロストークを低減させることと、液晶レンズの配置をリアルタイムで頭の動きに対して追従させることの両立が困難である。

　本発明の目的は、２Ｄ表示と３Ｄ表示が切替可能であり、且つ広い領域にわたって、クロストークの低い立体画像が得られる立体表示装置を提供することである。

　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、前記表示パネルおよび前記スイッチ液晶パネルを制御する制御部と、観察者の位置情報を取得し、前記制御部へ供給する位置センサとを備える。前記表示パネルは、垂直方向に交互に配置される第１画素列および第２画素列を含む。前記制御部は、トラッキング３次元表示モードを含む複数の表示モードを切り替える。前記制御部は、前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記スイッチ液晶パネルを駆動して、前記表示パネルに表示される画像を、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離させる。前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記第１画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記右目用画像と、前記第２画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記右目用画像とは、水平方向の位置が異なる。前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記第１画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記左目用画像と、前記第２画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記左目用画像とは、水平方向の位置が異なる。前記制御部は、前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記位置情報に応じて、前記第１画素列および前記第２画素列の一方に前記右目用画像を構成する画素データと前記左目用画像を構成する画素データとを水平方向に交互に表示させる。

　本発明によれば、広い領域にわたって、クロストークの低い立体画像が得られる立体表示装置が得られる。

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、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、スイッチ液晶パネルの第１基板および第２基板の構成、ならびに表示パネルの画素配置を示す模式図である。 図４は、スイッチ液晶パネルの液晶層に電界を形成したときの、液晶層内の液晶分子の配向を示す模式図である。 図５は、液晶層の水平方向に沿った位相プロファイルである。 図６は、ホモジニアス配向の場合のスイッチ液晶パネルの構成（Ｏｆｆ状態）を示す模式的断面図である。 図７は、ホモジニアス配向の場合のスイッチ液晶パネルの構成（Ｏｎ状態）を示す模式的断面図である。 図８は、ＴＮ配向の場合のスイッチ液晶パネルの構成（Ｏｆｆ状態）を示す模式的断面図である。 図９は、ＴＮ配向の場合のスイッチ液晶パネルの構成（Ｏｎ状態）を示す模式的断面図である。 図１０は、各表示モードにおける立体表示装置の動作をまとめた表である。 図１１は、３次元表示モードにおける表示パネルの表示の態様を模式的に示した平面図である。 図１２は、表示パネルから出射される光を模式的に示す図である。 図１３は、立体表示装置の輝度の角度特性である。 図１４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１５は、トラッキング３次元表示モード時の動作を説明するための図である。 図１６は、トラッキング３次元表示モード時の動作を説明するための図である。 図１７は、トラッキング３次元表示モード時の動作を説明するための図である。 図１８は、立体表示装置のクロストークの角度特性を示す図である。 図１９は、立体表示装置のトラッキング３次元表示モード時のクロストークの角度特性を示す図である。 図２０は、立体表示装置の輝度の角度特性を示す図である。 図２１は、本発明の実施形態にかかる立体表示装置の特性を、他の方式による立体表示装置と比較して示した表である。 図２２は、本発明の第２の実施形態にかかる、スイッチ液晶パネルの第１基板および第２基板の構成、ならびに表示パネルの画素配置を示す模式図である。 図２３は、本発明の第３の実施形態にかかる、スイッチ液晶パネルの第１基板および第２基板の構成、ならびに表示パネルの画素配置を示す模式図である。 図２４は、各表示モードにおける、本発明の第３の実施形態にかかる立体表示装置の動作をまとめた表である。 図２５は、矩形波交流電圧とグランドとによって液晶を駆動する場合に、各電極に印加する電位をまとめた表である。 図２６は、矩形波交流電圧の同位相と逆位相との位相差によって液晶を駆動する場合に、各電極に印加する電位をまとめた表である。 図２７は、各実施形態の効果をまとめた表である。

　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、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、前記表示パネルおよび前記スイッチ液晶パネルを制御する制御部と、観察者の位置情報を取得し、前記制御部へ供給する位置センサとを備える。前記表示パネルは、垂直方向に交互に配置される第１画素列および第２画素列を含む。前記制御部は、トラッキング３次元表示モードを含む複数の表示モードを切り替える。前記制御部は、前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記スイッチ液晶パネルを駆動して、前記表示パネルに表示される画像を、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離させる。前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記第１画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記右目用画像と、前記第２画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記右目用画像とは、水平方向の位置が異なる。前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記第１画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記左目用画像と、前記第２画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記左目用画像とは、水平方向の位置が異なる。前記制御部は、前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記位置情報に応じて、前記第１画素列および前記第２画素列の一方に前記右目用画像を構成する画素データと前記左目用画像を構成する画素データとを水平方向に交互に表示させる（第１の構成）。

　上記の構成によれば、第１画素列から出射してスイッチ液晶パネルによって分離された右目用画像と、第２画素列から出射してスイッチ液晶パネルによって分離された右目用画像とは、水平方向の位置が異なる。同様に、第１画素列から出射してスイッチ液晶パネルによって分離された左目用画像と、第２画素列から出射してスイッチ液晶パネルによって分離された左目用画像とは、水平方向の位置が異なる。制御部は、トラッキング３次元表示モードでは、観察者の位置情報に応じて、第１画素列および第２画素列の一方を選択して画像を表示させる。すなわち、制御部は、右目用画像の位置が観察者の右目に近く、左目用画像の位置が観察者の左目の近くなるように、第１画素列および第２画素列の一方を選択する。これによって、広い領域にわたって、クロストークの低い立体画像が得られる

　上記第１の構成において、前記第１画素列および前記第２画素列は、水平方向に所定の画素間隔で整列した複数の画素を含み、前記第１画素列の画素と前記第２画素列の画素とは、水平方向に前記画素間隔の半分だけずらして配置される構成とすることができる（第２の構成）。

　上記第１または第２の構成において、前記スイッチ液晶パネルは、第１基板と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、前記第１基板および前記第２基板に挟持される液晶層とを含む構成とすることができる（第３の構成）。

　上記第１の構成において、前記スイッチ液晶パネルは、第１基板と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、前記第１基板および前記第２基板に挟持される液晶層と、前記第１基板に形成されるパターン電極と、前記第２基板に面状に形成される共通電極とを含み、前記パターン電極は、平面視において前記第１画素列に重なる第１電極列と、平面視において前記第２画素列に重なる第２電極列とを含み、前記第１電極列および前記第２電極列は、水平方向に所定の電極間隔で整列した複数の電極を含み、前記第１電極列の電極と前記第２電極列の電極とは、水平方向に前記所定の電極間隔の１／４だけずらして配置される構成とすることができる（第４の構成）。

　上記第１の構成において、前記スイッチ液晶パネルは、第１基板と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、前記第１基板および前記第２基板に挟持される液晶層と、前記第１基板に面状に形成される第１共通電極と、前記第１基板に形成される第１パターン電極と、前記第１共通電極と前記第１パターン電極との間に形成される第１絶縁膜と、前記第２基板に面状に形成される第２共通電極と、前記第２基板に形成される第２パターン電極と、前記第２共通電極と前記第２パターン電極との間に形成される第２絶縁膜とを含み、前記第１パターン電極は、水平方向に所定の電極間隔で整列した複数の電極を含み、前記第２パターン電極は、平面視において前記第１画素列に重なる第１電極列と、平面視において前記第２画素列に重なる第２電極列とを含み、前記第１電極列および前記第２電極列は、水平方向に前記所定の電極間隔で整列した複数の電極を含み、前記第１電極列の電極と前記第２電極列の電極とは、水平方向に前記所定の電極間隔の１／４だけずらして配置される構成とすることができる（第５の構成）。

　上記第５の構成において、前記複数の表示モードは、３次元表示モードを含み、前記制御部は、前記３次元表示モードにおいて、前記スイッチ液晶パネルを駆動して、前記表示パネルに表示される画像を、前記右目用画像と前記左目用画像とに水平方向に分離させ、前記制御部は、前記３次元表示モードにおいて、前記第１画素列および前記第２画素列に、前記右目用画像を構成する画素データと前記左目用画像を構成する画素データとを水平方向に交互に表示させることが好ましい（第６の構成）。

　上記の構成によれば、制御部は、３次元表示モードにおいて、第１画素列および第２画素列の両方に画像を表示させる。そのため、３次元表示モードにおける解像度および輝度を向上させることができる。

　上記第３～第６のいずれかの構成において、前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板側における配向方向と、前記第２基板側における配向方向とが概略平行である構成とすることができる（第７の構成）。

　上記第３～第６のいずれかの構成において、前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板側における配向方向と、前記第２基板側における配向方向とが概略直交する構成とすることができる（第８の構成）。

　上記第１～第８のいずれかの構成において、前記スイッチ液晶パネルは、前記観察者側に配置された偏光板をさらに含むことが好ましい（第９の構成）。

　上記の構成によれば、液晶層の屈折率分布方向以外の光を遮断して、クロストークを減少させることができる。

　上記第１～第９のいずれかの構成において、前記表示パネルは、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]
　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する。表示パネル１０には、図示しないバックライトユニットから光が照射される。表示パネル１０は、液晶層１３ならびに偏光板１４および１５によって、画素ごとに光の透過量を調整して、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（表示パネル１０の反対側）に配置されている。

　スイッチ液晶パネル２０の液晶層２３は、リタデーションを大きくするため、視差バリア方式のスイッチ液晶パネルの液晶層と比較して、厚く設定されている。

　図１には詳しい構成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。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。

　以下、図１に示すように、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。立体表示装置１は、制御部４０と、位置センサ４１と、操作部４２とをさらに備えている。

　立体表示装置１は表示モードとして、２次元表示モード、３次元表示モード、およびトラッキング３次元表示モードを有している。制御部４０は、これらの表示モードを切り替える。制御部４０は、表示パネル１０およびスイッチ液晶パネル２０を、表示モードに応じて制御する。

　制御部４０は、信号変換部４０１を含んでいる。信号変換部４０１は、入力信号Ｖｉｎを表示モードに応じて変換し、出力信号Ｖｏｕｔとして表示パネル１０の表示駆動部１６に供給する。表示駆動部１６は、例えばゲートドライバおよびソースドライバである。

　位置センサ４１は、観察者９０の位置情報を取得する。位置センサ４１は例えば、カメラによって画像を取得し、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である。位置センサ４１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であっても良い。位置センサ４１は、取得した位置情報を、制御部４０に供給する。

　操作部４２は、ユーザからの操作を受け付け、受け付けた情報を制御部４０に供給する。ユーザは、操作部４２を操作して、立体表示装置１の表示モードを切り替える。

　図３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の構成、ならびに表示パネル１０の画素配置を示す模式図である。図３では、共通電極２２１にハッチングを付しているが、これは図を見易くするためであり、断面構造を示すものではない。

　第１基板２１には、パターン電極２１０が形成されている。パターン電極２１０は、水平方向に電極間隔ｐｅで整列した複数の電極２１１を含んでいる。電極２１１のそれぞれは、水平方向に幅ＷＥを有しており、垂直方向に延びている。

　第２基板２２には、共通電極２２１が形成されている。共通電極２２１は、第２基板２２に面状に形成されている。共通電極２２１は、好ましくは、第２基板２２の概略全面に形成されている。

　第１基板２１および第２基板２２は、例えばガラス基板である。電極２１１および共通電極２２１は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）である。電極２１１および共通電極２２１は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または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て形成される。

　制御部４０は、電極２１１の電位と共通電極２２１の電位とを制御して、液晶層２３に電界を形成する。

　図４は、液晶層２３に電界を形成したときの、液晶層２３内の液晶分子２３ａの配向を示す模式図である。図５は、液晶層２３の水平方向に沿った位相プロファイルである。液晶分子２３ａは、図４中に破線で表した電気力線に沿って配向する。そのため、電極２１１の近傍では、液晶分子２３ａは、分子長軸が液晶層２３の厚さ方向（ｚ方向）を向くように配向する。一方、２つの電極２１１の中間では、液晶分子２３ａは、分子長軸が水平方向（ｘ方向）を向くように配向する。

　このような液晶分子２３ａの配向の分布によって、液晶層２３は水平方向（ｘ方向）に沿って屈折率分布を持つ。これによって、液晶層２３は、光路を変化させるレンズ効果を持つようになる。スイッチ液晶パネル２０は、このレンズ効果によって、表示パネル１０に表示される画像を、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離する。

　再び図３を参照して、説明を続ける。表示パネル１０は、垂直方向に交互に配置された、Ｕ列（第１画素列）１１０と、Ｂ列（第２画素列）１２０とを含んでいる。Ｕ列１１０は、水平方向に画素間隔ｐｐで整列した複数の画素１１１を含んでいる。同様に、Ｂ列１２０は、水平方向に画素間隔ｐｐで整列した複数の画素１２１を含んでいる。

　Ｕ列１１０の画素１１１とＢ列１２０の画素１２１とは、水平方向に画素間隔ｐｐの半分（ｐｐ／２）だけずらして配置されている。これによって、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される光と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される光とは、水平方向の位置が異なる。より具体的には、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像とは、水平方向の位置が異なる。同様に、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される左目用画像と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される左目用画像とは、水平方向の位置が異なる。

　なお、電極間隔ｐｅは、画素間隔ｐｐの約２倍である。

　次に、図６～図９を参照して、スイッチ液晶パネル２０の構成を詳しく説明する。スイッチ液晶パネル２０は、液晶層２３の液晶分子２３ａを配向させる向きによって、ホモジニアス（ｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ）配向とＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ）配向とに分けられる。本実施形態にかかるスイッチ液晶パネル２０は、ホモジニアス配向およびＴＮ配向の両方を採用することができる。

　［ホモジニアス配向］
　図６および図７は、ホモジニアス配向の場合のスイッチ液晶パネル２０の構成を示す模式的断面図である。図６は電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が無い場合を、図７は電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が有る場合を、それぞれ模式的に示している。

　ホモジニアス配向では、第１基板２１に形成されている配向膜２１５と、第２基板２２に形成されている配向膜２２５とは、互いに反平行にラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）されている。これによって、液晶層２３の液晶分子２３ａは、第１基板２１と第２基板２２との間に電位差が生じていない場合、第１基板２１側における配向方向と、第２基板２２側における配向方向とが概略平行になる。

　第１基板２１の配向膜２１５のラビング方向は、表示パネル１０の表示面側の偏光板１５の透過軸の方向と平行である。すなわち、スイッチ液晶パネル２０に入射する光の偏光軸の方向と、配向膜２１５のラビング方向とが一致している。なお、これらの方向は、位相差板を用いて一致させても良い。

　電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が無い場合、液晶分子２３ａは均一に配向し、屈折率分布は生じない。したがって、スイッチ液晶パネル２０は、レンズ効果を持たない。一方上述したように、電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が有る場合、スイッチ液晶パネル２０は、レンズ効果を持つ。

　スイッチ液晶パネル２０の偏光板２４の透過軸の方向は、表示パネル１０の表示面側の偏光板１５の透過軸の方向、ならびに配向膜２１５および２２５のラビング方向と平行である。偏光板２４は必須の構成ではないが、偏光板２４を配置することによって、液晶層２３の屈折率分布方向以外の光（レンズによって適切に分離されなかった光）を遮断することができる。これによって、クロストークを減少させることができる。

　［ＴＮ配向］
　図８および図９は、ＴＮ配向の場合のスイッチ液晶パネル２０の構成を示す模式的断面図である。図８は電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が無い場合を、図９は電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が有る場合を、それぞれ模式的に示している。

　ＴＮ配向では、第１基板２１に形成されている配向膜２１５と、第２基板２２に形成されている配向膜２２５とは、互いに直交するようにラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）されている。これによって、液晶層２３の液晶分子２３ａは、第１基板２１と第２基板２２との間に電位差が生じていない場合、第１基板２１側における配向方向と、第２基板２２側における配向方向とが概略直交する。

　ホモジニアス配向の場合と同様に、配向膜２１５のラビング方向は偏光板１５の透過軸の方向と平行である。また、配向膜２１５のラビング方向と偏光板１５の透過軸の方向とを平行にする代わりに、位相差板を用いても良い。

　ホモジニアス配向の場合と同様に、電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が無い場合、スイッチ液晶パネル２０は、レンズ効果を持たない。一方、電極２１１と共通電極２２１との間に電位差が有る場合、スイッチ液晶パネル２０は、レンズ効果を持つ。

　偏光板２４の透過軸の方向は、第２基板２２の配向膜２２５と平行である。偏光板２４は必須の構成ではないが、偏光板２４を配置することによって、次のようにクロストークを減少させることができる。

　まず、ホモジニアス配向の場合と同様に、液晶層２３の屈折率分布方向以外の光を遮断することができる。ＴＮ配向の場合はさらに、液晶配向の乱れやすい電極２１１近傍の光を遮断することができる。すなわち、ＴＮ配向では、液晶層２３を通る光の偏光軸は、液晶分子２３ａの配向がｘｙ面内で回転するのにしたがって回転する。しかし、電極２１１の近傍では液晶分子２３ａはｚ軸方向に配向しているため、この部分を通る光の偏光軸は回転せず、偏光板２４によって遮られる。これによって、クロストークをさらに減少させることができる。

　以上、スイッチ液晶パネル２０の構成について説明した。上記では、パターン電極２１０が第１基板２１に形成され、共通電極２２１が第２基板２２に形成されている例を説明した。しかし、パターン電極２１０が第２基板２２に形成され、共通電極２２１が第１基板２１に形成されていても良い。

　上記では、１水準の電位差で電界を形成する例を説明した。しかし、例えば電極２２１に複数水準の電位を供給して、より複雑な電界を形成しても良い。

　上記では、液晶層２３の液晶分子２３ａとして、誘電率異方性が正の液晶分子を用いる場合を説明した。しかし、液晶層２３の液晶分子２３ａとして、誘電率異方性が負の液晶分子を用いても良い。

　次に、立体表示装置１の動作について説明する。図１０は、各表示モードにおける立体表示装置１の動作をまとめた表である。既述のように、制御部４０は、２次元表示モードと、３次元表示モードと、トラッキング３次元表示モードとを切り替える。

　図１０に示すように、制御部４０は、２次元表示モードでは、スイッチ液晶パネル２０をＯｆｆし、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の両方をＯｎする。制御部４０は、３次元表示モードでは、スイッチ液晶パネル２０をＯｎし、Ｕ列１１０およびＢ列１２０のいずれか一方をＯｎする。そして、制御部４０は、トラッキング３次元表示モードでは、スイッチ液晶パネル２０をＯｎするとともに、位置センサ４１から供給される位置情報に基づいて、Ｕ列１１０およびＢ列１２０のいずれか一方を点灯させる。

　［２次元表示モード］
　制御部４０は、２次元表示モードでは、スイッチ液晶パネル２０をＯｆｆする。すなわち、制御部４０は、電極２１１と共通電極２２１との間に電位差を生じさせないようにする。具体的には、制御部４０は、電極２１１の電位および共通電極２２１の電位を共通の一定電位（例えばグランド）にするか、電極２１１と共通電極２２１とを同相で駆動する。これによって、スイッチ液晶パネル２０はレンズ効果を持たず、表示パネル１０に表示される画像は、殆どそのままスイッチ液晶パネル２０を透過する。

　制御部４０は、２次元表示モードでは、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の両方をＯｎする。すなわち、制御部４０は、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の両方に画像を表示させる。

　立体表示装置１は、スイッチ液晶パネル２０をＯｆｆすることによって、２次元表示モードでは、表示パネル１０の表示品位を低下させない。すなわち、２次元表示モードでは、表示パネル１０の解像度の１００％の解像度と、表示パネル１０の輝度の１００％の輝度とを達成することができる。

　［３次元表示モード］
　制御部４０は、３次元表示モードでは、スイッチ液晶パネル２０をＯｎする。すなわち、制御部４０は、電極２１１と共通電極２２１との間に電位差を生じさせる。具体的には、制御部４０は、電極２１１の電位および共通電極２２１の電位の一方をグランドにして他方に矩形波交流電圧を印加するか、電極２１１と共通電極２２１とを逆相で駆動する。これによって、スイッチ液晶パネル２０はレンズ効果を持ち、表示パネル１０に表示される画像は、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離される。

　制御部４０は、３次元表示モードではＵ列１１０およびＢ列１２０のいずれか一方をＯｎする。すなわち、制御部４０は、Ｕ列１１０およびＢ列１２０のいずれか一方に画像を表示させる。図１１は、３次元表示モードにおける表示パネル１０の表示の態様を模式的に示した平面図である。図１１では、制御部４０は、Ｕ列１１０をＯｎし、Ｂ列１２０をＯｆｆしている。制御部４０は、Ｕ列１１０の画素１１１に、右目用画像を構成する画素データ（Ｒ）と左目用画像を構成する画素データ（Ｌ）とを交互に表示させている。

　図１２は、表示パネル１０から出射される光を模式的に示す図である。図１２には、スイッチ液晶パネル２０によって形成される仮想的なレンチキュラシート２００を模式的に示している。図１２に示すように、表示パネル１０に表示された画像は、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離される。観察者９０が適切な位置で立体表示装置１を観察すると、右目９０Ｒには右目用画像が映り、左目９０Ｌには左目用画像が映る。観察者９０はこれによって、表示パネル１０に表示される画像を、立体画像として認識する。

　図１２には、左目用画像の輝度Ａ_Ｌおよび右目用画像の輝度Ａ_Ｒの分布を、それぞれ破線および一点鎖線によって模式的に示している。図１２では、左目９０Ｌの位置において左目用画像の輝度Ａ_Ｌが最大になり、右目９０Ｒの位置において右目用画像の輝度Ａ_Ｒが最大になっている。

　この位置から観察者９０が動くと、左目９０Ｌの位置では、左目用画像の輝度Ａ_Ｌが低下し、右目用画像の輝度Ａ_Ｒが増加する。同様に、右目９０Ｒの位置では、右目用画像の輝度Ａ_Ｒが低下し、左目用画像の輝度Ａ_Ｌが増加する。この結果、左目９０Ｌに右目用画像が混入し、右目９０Ｒに左目用画像が混入する。この現象はクロストークと呼ばれ、著しくなると、立体感が損なわれるだけでなく、観察者９０に不快感を与える原因となる。

　図１３を用いて、クロストークを定量的に定義する。図１３は、立体表示装置１の輝度の角度特性である。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Ａ_Ｒ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_Ｌ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１４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。

　なお、スイッチ液晶パネル２０の液晶層２３のリタデーション、電極２１１の電極幅ＷＥを最適化することで、クロストークを減少させることができる。換言すれば、クロストークが低い領域を広くすることができる。

　［トラッキング３次元表示モード］
　制御部４０は、トラッキング３次元表示モードでは、スイッチ液晶パネル２０をＯｎするとともに、位置センサ４１から供給される位置情報に基づいて、Ｕ列１１０およびＢ列１２０のいずれか一方を点灯させる。以下、図１５～図１７を用いて、トラッキング３次元表示モードにおける動作について説明する。

　図１５は、観察者９０が、クロストークの高い領域に移動した状態を示している。図１５では、制御部４０は、Ｕ列１１０を点灯させ、Ｂ列１２０を非点灯にしている。制御部４０は、Ｕ列１１０に、右目用画像を構成する画素データと左目用画像を構成する画素データとを交互に表示させている。

　制御部４０は、例えば、立体表示装置１の中心から観察者９０を結ぶ線分と、表示パネル１０の法線とのなす角度が所定値θ_１以上になると、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の点灯状態を反転させる。すなわち、制御部４０は、図１６に示すように、Ｂ列１２０を点灯させ、Ｕ列１１０を非点灯にする。制御部４０はこのとき、Ｂ列１２０に、右目用画像を構成する画素データと左目用画像を構成する画素データとを交互に表示させる。

　既述のように、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像および左目用画像と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像および左目用画像とは、水平方向の位置が異なる。これらの画像は、より具体的には、水平方向に視点間距離の半分だけずれる。すなわち、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像の中心位置（最も輝度が高い位置）は、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像の中心位置と左目用画像の中心位置との中間になる。同様に、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される左目用画像の中心位置は、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像の中心位置と左目用画像の中心位置との中間になる。

　そのため、Ｕ列１１０を点灯させたときクロストークの高い領域は、Ｂ列１２０を点灯させたときはクロストークの低い領域となる。これによって、図１６では、観察者９０は、クロストークの低い領域にいることになる。

　このように、制御部４０は、観察者９０の位置に応じて、Ｕ列１１０およびＢ列１２０のうち、クロストークが低くなる方を点灯させる。これによって、広い角度範囲にわたってクロストークを低くすることができる。

　図１７は、観察者９０が、図１６の状態からさらに同じ方向に移動した状態を示している。制御部４０は、例えば、立体表示装置１の中心から観察者９０を結ぶ線分と、表示パネル１０の法線とのなす角度が所定値θ_２以上になると、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の点灯状態を再び反転させる。すなわち、制御部４０は、図１７に示すように、Ｕ列１１０を点灯させ、Ｂ列１２０を非点灯にする。制御部４０はこのとき、Ｕ列１１０に、右目用画像を構成する画素データと左目用画像を構成する画素データとを交互に表示させる。

　制御部４０はさらに、右目用画像を構成する画素データと左目用画像を構成する画素データとの順番を、図１５の状態から反転させる（左右画像スワップ）。これによって、逆視状態（右目９０Ｒに左目用画像が映り、左目９０Ｌに右目用画像が映る状態）を避けることができる。

　制御部４０は、このように、観察者９０の位置が一方向に移動する場合、Ｕ列１１０、Ｂ列１２０、Ｕ列１１０（左右画像スワップ）、Ｂ列１２０（左右画像スワップ）、Ｕ列１１０、Ｂ列１２０・・・という順番で表示させる。これによって、観察者９０の頭が移動した場合においても、頭の位置に応じてクロストークの低い立体画像を表示できるため、広い角度範囲において良好な立体表示を得ることができる。

　以上、立体表示装置１の動作について説明した。以下、具体的な構成例を示して、立体表示装置１の効果を説明する。

　図１８および図１９は、立体表示装置１のクロストークの角度特性を示す図である。このデータは、スイッチ液晶パネル２０の液晶層２３の厚さｄ＝２０μｍ、電極２１１の電極間隔ｐｅ＝１９１．７１μｍ、電極２１１の幅ＷＥ＝３０μｍ、表示パネル１０の画素間隔ｐｐ＝９６μｍの立体表示装置１によって得られた。

　図１８中、ＸＴ（Ｕ）はＵ列１１０だけを点灯させたときのクロストークの角度特性であり、ＸＴ（Ｂ）はＢ列１２０だけを点灯させたときのクロストークの角度特性である。図１８に示すように、ＸＴ（Ｕ）とＸＴ（Ｂ）とは、半周期分ずれた形状を有している。

　既述のように、制御部４０は、トラッキング３次元表示モードでは、観察者９０の位置に応じて、Ｕ列１１０およびＢ列１２０のうち、クロストークが低くなる方を点灯させる。したがって、トラッキング３次元表示モードにおけるクロストークＸＴ（Ｔ）の角度特性は、図１９に示すようになる。トラッキング３次元表示モードでは、図１９に示すように、広い領域にわたって、クロストークを低くすることができる。

　立体表示装置１は、トラッキングを、表示パネル１０の表示画像の切り替えによって行う。そのため立体表示装置１は、後述するバリア分割方式と比較して、トラッキングを高速に行うことができる。

　本実施形態では、スイッチ液晶パネル２０の液晶層２３のリタデーション、電極２１１の電極幅ＷＥを最適化して、Ｕ列１１０を点灯させたときにクロストークが低くなる領域と、Ｂ列１２０を点灯させたときにクロストークが低くなる領域とを、それぞれ広くしている。トラッキングと組み合わせることによって、全ての角度範囲にわたってクロストークの低い状態にすることができる。

　図２０は、同じ立体表示装置１の輝度の角度特性を示す図である。図２０中、ＬＭ（Ｕ）はＵ列１１０だけを点灯させたときの輝度の角度特性を、ＬＭ（Ｂ）はＢ列１２０だけを点灯させたときの輝度の角度特性を、ＬＭ（２Ｄ）はＵ列１１０およびＢ列１２０の両方を点灯させたときの輝度の角度特性を、それぞれ示している。

　３次元表示モード（Ｕ列１１０およびＢ列１２０の一方を点灯）においても、スイッチ液晶パネル２０のレンズ効果により、２次元表示モード時の５０～６０％の輝度が得られている。

　図２１は、本実施形態にかかる立体表示装置１の特性を、他の方式による立体表示装置と比較して示した表である。「追随性」の欄には、トラッキング時の応答速度が十分であるかを記載している。「２Ｄ時品位」の欄には、２次元表示モード時の画質について記載している。「２Ｄ時解像度」の欄には、２次元表示モード時の解像度が、表示パネルの解像度の何分の１になるかを記載している。「２Ｄ時輝度」の欄には、２次元表示モード時の輝度が、表示パネルの輝度の何％になるかを記載している。「３Ｄ時解像度」の欄には、３次元表示モード時の解像度が、表示パネルの解像度の何分の１になるかを記載している。「３Ｄ時輝度」の欄には、３次元表示モード時の輝度が、表示パネルの輝度の何％になるかを記載している。「３Ｄ品位（ＸＴ）」の欄には、３次元表示モード時の画質について記載している。「ＸＴ領域」の欄には、クロストークの高い領域の有無について記載している。

　「Ｎ視点（固定レンズ）」方式は、視点を多視点化することにより、２視点間を補間する方式である。この方式では、２次元表示モード時および３次元表示モード時の両方において、解像度が１／Ｎになる。また、３次元表示モード時の画質も悪い。

　「Ｎ視点（ＳＷ－ＬＣＤ）」方式および「Ｎ視点（固定バリア）」方式は、バリアによって画像をＮ視点に分離する方式である。この方式では、解像度が１／Ｎになるのに加えて、バリアによって輝度が１００／Ｎ％になる。「Ｎ視点（ＳＷ－ＬＣＤ）」方式では、スイッチ液晶パネルによって、２次元表示モードと３次元表示モードとを切り替える。そのため、２次元表示モード時の輝度および解像度を１００％にすることができる。しかし、３次元表示モード時の輝度および解像度は１／Ｎのままである。

　「左右画像ＳＷＡＰ（ＳＷ－ＬＣＤ）」方式および「左右画像ＳＷＡＰ（固定レンズ）」方式は、観察者の位置をトラッキングして、右目用画像と左目用画像とを切り替える方式である。この方式によれば、逆視状態を避けることができる。しかし、クロストークの高い領域は必ず存在する。また、「左右画像ＳＷＡＰ（ＳＷ－ＬＣＤ）」方式は、バリアによって画像を分離するため、３次元表示モードでは輝度が半分になる。「左右画像ＳＷＡＰ（固定レンズ）」方式は、２次元表示モード時にも画像が分離され続けるため、モアレが発生する。そのため、２次元表示モードにおける画質が悪い。

　「バリア分割（ＳＷ－ＬＣＤ）」方式は、スイッチ液晶パネルの液晶分子を細かく制御して、観察者の位置に応じてバリアの位置を変える方式である。これによって、クロストークの高い領域を無くすことができる。しかし、液晶を駆動してバリアの位置を変えるため、応答速度は十分ではない。また、バリアによって画像を分離するため、３次元表示モードでは輝度が半分になる。

　本実施形態によれば、トラッキング３次元表示モードでは、広い領域にわたってクロストークを低くすることができる。本実施形態では、表示パネル１０の表示の切り替えによってトラッキングを行うため、応答速度も十分である。また、２次元表示モードでは、スイッチ液晶パネル２０をＯｆｆすることにより、表示パネル１０の解像度の１００％の解像度と、表示パネル１０の輝度の１００％の輝度が得られる。

　立体表示装置１は、本実施形態のように、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像および左目用画像と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像および左目用画像とが、それぞれ視点間距離の半分だけずれるように設計されることが好ましい。すなわち、立体表示装置１は、図２０に示すように、ＬＭ（Ｕ）とＬＭ（Ｂ）とが、半周期分ずれるように設計されることが好ましい。しかし、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像および左目用画像と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネル２０によって分離される右目用画像および左目用画像とは、水平方向の位置が異なっていれば、一定の効果が得られる。

　［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２は、立体表示装置１の表示パネル１０に代えて、表示パネル５０を備えている。立体表示装置２はさらに、スイッチ液晶パネルの構成が異なる。立体表示装置２のスイッチ液晶パネルは、第１基板２１に代えて、第１基板６１を備えている。図２２は、立体表示装置２のスイッチ液晶パネルの第１基板６１および第２基板２２の構成、ならびに表示パネル５０の画素配置を示す模式図である。図２２では、共通電極２２１にハッチングを付しているが、これは図を見易くするためであり、断面構造を示すものではない。

　表示パネル５０は、表示パネル１０と比較して、画素配置が異なっている。表示パネル５０では、Ｕ列１１０の画素１１１とＢ列１２０の画素１２１とは、水平方向の位置が揃っている。すなわち、表示パネル５０の画素配置は、マトリクス状の画素配置である。

　第１基板６１には、パターン電極６１０が形成されている。パターン電極６１０は、平面視においてＵ列１１０に重なる第１電極列６１０ａと、平面視においてＢ列１２０に重なる第２電極列６１０ｂとを含んでいる。

　第１電極列６１０ａは、水平方向に電極間隔ｐｅで整列した複数の電極６１１を含んでいる。同様に、第２電極列６１０ｂは、水平方向に電極間隔ｐｅで整列した複数の電極６１２を含んでいる。

　第１電極列６１０ａの電極６１１と第２電極列６１０ｂの電極６１２とは、水平方向に電極間隔ｐｅの１／４だけずらして配置されている。電極６１１および６１２のそれぞれは、幅ＷＥを有し、垂直方向に延びている。隣接する電極６１１と電極６１２とは、接続部６１３によって電気的に接続されている。

　電極６１１および６１２は、例えばＩＴＯであり、ＣＶＤまたは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。

　接続部６１３は、液晶層２３の液晶分子２３ａの配向を乱さないように、なるべく細く形成されることが好ましい。そのため、接続部６１３は、電極６１１および６１２と同じ材料でも良いが、より電気伝導率が高い材料によって形成されることが好ましい。接続部６１３は、例えば金属膜であり、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。

　立体表示装置２の構成によれば、Ｕ列１１０から出射して、第１電極列６１０ａによって形成される仮想的なレンチキュラスクリーンによって分離される右目用画像および左目用画像と、Ｂ列１２０から出射して、第２電極列６１０ｂによって形成される仮想的なレンチキュラスクリーンによって分離される右目用画像および左目用画像とは、水平方向の位置が異なる。

　これらの画像は、より具体的には、第１の実施形態と同様に、水平方向に視点間距離の半分だけずれる。本実施形態においても、トラッキング３次元表示モードでは、観察者９０の位置に応じてＵ列１１０およびＢ列１２０の一方をＯｎする。これによって、広い領域にわたってクロストークを低くすることができる。

　立体表示装置２の表示パネル５０の画素配置は、よく用いられるマトリクス状の画素配置である。したがって、立体表示装置１の表示パネル１０と比較して、量産性に優れる。

　［第３の実施形態］
　本発明の第３の実施形態にかかる立体表示装置３は、立体表示装置２と比較して、スイッチ液晶パネルの構成が異なる。立体表示装置３のスイッチ液晶パネルは、第１基板６１に代えて第１基板７１を備え、第２基板２１に代えて第２基板７２を備えている。図２３は、立体表示装置３のスイッチ液晶パネルの第１基板７１および第２基板７２の構成、ならびに表示パネル５０の画素配置を示す模式図である。図２３では、電極７１Ｂおよび７２Ｂにハッチングを付しているが、これは図を見易くするためであり、断面構造を示すものではない。

　第１基板７１には、基板側から順に、電極７１Ｂ（第１共通電極）、絶縁膜７１０（第１絶縁膜）、および電極７１Ａ（第１パターン電極）が形成されている。電極７１Ｂは、面状に形成されている。電極７１Ｂは、好ましくは、第１基板７１の概略全面に形成されている。絶縁膜７１０は、電極７１Ｂを覆って形成され、電極７１Ｂと電極７１Ａとを絶縁している。電極７１Ａの構成は、パターン電極２１０の構成と概略同じである。

　第１基板７２には、基板側から順に、電極７２Ｂ（第２共通電極）、絶縁膜７２０（第２絶縁膜）、および電極７２Ａ（第２パターン電極）が形成されている。電極７２Ｂは、面状に形成されている。電極７２Ｂは、好ましくは、第２基板７２の概略全面に形成されている。絶縁膜７２０は、電極７２Ｂを覆って形成され、電極７２Ｂと電極７２Ａとを絶縁している。電極７２Ａの構成は、パターン電極６１０の構成と概略同じである。

　電極７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂは、例えばＩＴＯであり、ＣＶＤまたは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。絶縁膜７１０および７２０は、例えばＳｉＯまたはＳｉＮであり、ＣＶＤによって成膜される。絶縁膜７１０および７２０は、透明樹脂であっても良く、スピンコータまたはスリットコータによって成膜されても良い。

　なお、電極７１Ａが第２基板７２に形成され、電極７２Ａが第１基板７１に形成されていても良い。

　図２４は、各表示モードにおける立体表示装置３の動作をまとめた表である。本実施形態では、第１および第２の実施形態と異なり、制御部４０は、３次元表示モードにおいても、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の両方をＯｎする。

　本実施形態では、制御部４０は、電極７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂの電位を制御することによって、スイッチ液晶パネルの動作を制御する。図２５は、矩形波交流電圧（＋／－）とグランド（ＧＮＤ）とによって液晶を駆動する場合に、各電極に印加する電位をまとめた表である。図２６は、矩形波交流電圧の同位相と逆位相との電位差によって液晶を駆動する場合に、各電極に印加する電位をまとめた表である。

　制御部４０は、２次元表示モードでは、電極７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂの電位を等しくする。具体的には、図２５に示すように、電極７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂの電位をグランドとしても良い。あるいは、図２６に示すように、電極７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂを同相で駆動しても良い。これによって、スイッチ液晶パネルはレンズ効果を持たず、表示パネル５０に表示された画像は、殆どそのままスイッチ液晶パネルを透過する。

　制御部４０は、３次元表示モードでは、電極７１Ａと、電極７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂとの間に電位差を生じさせる。具体的には、図２５に示すように、電極７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂの電位をグランドとし、電極７１Ａに矩形波交流電圧を印加しても良い。あるいは、図２６に示すように、電極７１Ａと、電極７１Ｂ、７２Ａ、および７２Ｂとを逆相で駆動しても良い。これによって、スイッチ液晶パネルはレンズ効果を持ち、表示パネル５０に表示される画像を、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離する。

　この場合、第１および第２の実施形態の場合と異なり、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネルによって分離される右目用画像および左目用画像と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネルによって分離される右目用画像および左目用画像とは、水平方向の位置が揃っている。そのため、制御部４０は、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の両方に画像を表示させることができる。具体的には、制御部４０は、Ｕ列１１０およびＢ列１２０の両方に、右目用画像を構成する画素データと、左目用画像を構成する画素データとを、水平方向に交互に表示させる。

　これによって、３次元表示モードでは、表示パネル５０の解像度の５０％（水平方向５０％、垂直方向１００％）の解像度を達成できる。また、表示パネル５０の輝度の１００％の輝度を達成できる。

　制御部４０は、トラッキング３次元表示モードでは、電極７２Ａと、電極７１Ａ，７１Ｂ、および７２Ｂとの間に電位差を生じさせる。具体的には、図２５に示すように、電極７１Ａ、７１Ｂ、および７２Ｂの電位をグランドとし、電極７２Ａに矩形波交流電圧を印加しても良い。あるいは、図２６に示すように、電極７２Ａと、電極７１Ａ、７１Ｂ、および７２Ｂとを逆相で駆動しても良い。これによって、スイッチ液晶パネルはレンズ効果を持ち、表示パネル５０に表示される画像を、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離する。

　この場合、第１および第２の実施形態の場合と同様に、Ｕ列１１０から出射してスイッチ液晶パネルによって分離される右目用画像および左目用画像と、Ｂ列１２０から出射してスイッチ液晶パネルによって分離される右目用画像および左目用画像とは、水平方向の位置が異なる。これらの画像は、より具体的には、水平方向に視点間距離の半分だけずれる。本実施形態においても、トラッキング３次元表示モードでは、観察者９０の位置に応じてＵ列１１０およびＢ列１２０の一方を点灯させる。これによって、広い領域にわたってクロストークを低くすることができる。

　図２７は、各実施形態の効果をまとめた表である。第３の実施形態によれば、２次元表示モードおよびトラッキング３次元表示モードにおいて、第１および第２の実施形態と同じ効果を達成できる。第３の実施形態によれば、これに加えて、３次元表示モードにおける解像度および輝度をさらに向上させることができる。

　［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、プラズマ表示パネルや、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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、
   　前記表示パネルおよび前記スイッチ液晶パネルを制御する制御部と、
   　観察者の位置情報を取得し、前記制御部へ供給する位置センサとを備え、
   　前記表示パネルは、垂直方向に交互に配置される第１画素列および第２画素列を含み、
   　前記制御部は、トラッキング３次元表示モードを含む複数の表示モードを切り替え、
   　前記制御部は、前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記スイッチ液晶パネルを駆動して、前記表示パネルに表示される画像を、右目用画像と左目用画像とに水平方向に分離させ、
   　前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記第１画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記右目用画像と、前記第２画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記右目用画像とは、水平方向の位置が異なり、
   　前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記第１画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記左目用画像と、前記第２画素列から出射して前記スイッチ液晶パネルによって分離された前記左目用画像とは、水平方向の位置が異なり、
   　前記制御部は、前記トラッキング３次元表示モードにおいて、前記位置情報に応じて、前記第１画素列および前記第２画素列の一方に前記右目用画像を構成する画素データと前記左目用画像を構成する画素データとを水平方向に交互に表示させる、立体表示装置。
2. 　前記第１画素列および前記第２画素列は、水平方向に所定の画素間隔で整列した複数の画素を含み、
   　前記第１画素列の画素と前記第２画素列の画素とは、水平方向に前記画素間隔の半分だけずらして配置される、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は、
   　第１基板と、
   　前記第１基板に対向して配置される第２基板と、
   　前記第１基板および前記第２基板に挟持される液晶層とを含む、請求項１または２に記載の立体表示装置。
4. 　前記スイッチ液晶パネルは、
   　第１基板と、
   　前記第１基板に対向して配置される第２基板と、
   　前記第１基板および前記第２基板に挟持される液晶層と、
   　前記第１基板に形成されるパターン電極と、
   　前記第２基板に面状に形成される共通電極とを含み、
   　前記パターン電極は、平面視において前記第１画素列に重なる第１電極列と、平面視において前記第２画素列に重なる第２電極列とを含み、
   　前記第１電極列および前記第２電極列は、水平方向に所定の電極間隔で整列した複数の電極を含み、
   　前記第１電極列の電極と前記第２電極列の電極とは、水平方向に前記所定の電極間隔の１／４だけずらして配置される、請求項１に記載の立体表示装置。
5. 　前記スイッチ液晶パネルは、
   　第１基板と、
   　前記第１基板に対向して配置される第２基板と、
   　前記第１基板および前記第２基板に挟持される液晶層と、
   　前記第１基板に面状に形成される第１共通電極と、
   　前記第１基板に形成される第１パターン電極と、
   　前記第１共通電極と前記第１パターン電極との間に形成される第１絶縁膜と、
   　前記第２基板に面状に形成される第２共通電極と、
   　前記第２基板に形成される第２パターン電極と、
   　前記第２共通電極と前記第２パターン電極との間に形成される第２絶縁膜とを含み、
   　前記第１パターン電極は、水平方向に所定の電極間隔で整列した複数の電極を含み、
   　前記第２パターン電極は、平面視において前記第１画素列に重なる第１電極列と、平面視において前記第２画素列に重なる第２電極列とを含み、
   　前記第１電極列および前記第２電極列は、水平方向に前記所定の電極間隔で整列した複数の電極を含み、
   　前記第１電極列の電極と前記第２電極列の電極とは、水平方向に前記所定の電極間隔の１／４だけずらして配置される、請求項１に記載の立体表示装置。
6. 　前記複数の表示モードは、３次元表示モードを含み、
   　前記制御部は、前記３次元表示モードにおいて、前記スイッチ液晶パネルを駆動して、前記表示パネルに表示される画像を、前記右目用画像と前記左目用画像とに水平方向に分離させ、
   　前記制御部は、前記３次元表示モードにおいて、前記第１画素列および前記第２画素列に、前記右目用画像を構成する画素データと前記左目用画像を構成する画素データとを水平方向に交互に表示させる、請求項５に記載の立体表示装置。
7. 　前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板側における配向方向と、前記第２基板側における配向方向とが概略平行である、請求項３～６のいずれか一項に記載の立体表示装置。
8. 　前記液晶層の液晶分子は、前記第１基板と前記第２基板との間に電位差が生じていない場合、前記第１基板側における配向方向と、前記第２基板側における配向方向とが概略直交する、請求項３～６のいずれか一項に記載の立体表示装置。
9. 　前記スイッチ液晶パネルは、前記観察者側に配置された偏光板をさらに含む、請求項１～８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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