画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び端末装置
【課題】高開口率と輝度均一性を実現し、画像品質を向上することができる。
【解決手段】サブ画素には、画素電極４ＰＩＸ、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、蓄積容量電極ＣＳ２が配置されている。蓄積容量電極ＣＳ２は、蓄積容量線ＣＳと同層で形成され、蓄積容量線ＣＳと電気的に接続されている。蓄積容量４ＣＳは、主に蓄積容量電極ＣＳ２とシリコン層４ＳＩから構成される電極との間で絶縁膜を介して形成される。画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのソース電極又はドレイン電極の一方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続され、他方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２を介して画素電極４ＰＩＸに接続される。
【解決手段】サブ画素には、画素電極４ＰＩＸ、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、蓄積容量電極ＣＳ２が配置されている。蓄積容量電極ＣＳ２は、蓄積容量線ＣＳと同層で形成され、蓄積容量線ＣＳと電気的に接続されている。蓄積容量４ＣＳは、主に蓄積容量電極ＣＳ２とシリコン層４ＳＩから構成される電極との間で絶縁膜を介して形成される。画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのソース電極又はドレイン電極の一方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続され、他方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２を介して画素電極４ＰＩＸに接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び端末装置に関し、特に複数の視点に向けて夫々異なる画像を表示する装置、または表示画像を高画質化するための表示部の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や情報端末の発展に伴い、表示装置の小型化、高精細化が進んでいる。一方、新たな付加価値を有する表示装置として、観察者が表示装置を観察する位置により異なる画像を観察する表示装置、すなわち複数の視点に向けて夫々異なる画像を提供する表示装置や、その夫々異なる画像を視差画像とし観察者へ立体表示を提供する立体画像表示装置が注目されている。
【０００３】
複数の視点に向け夫々異なる画像を提供する方式は、夫々の視点用の画像データを合成して表示部に表示し、表示された合成画像をレンズやスリットを持つバリア（遮光板）からなる光学的な分離手段により分離し、夫々の視点へ画像を提供する方式が知られている。画像分離の原理は、スリットを有するバリア、あるいは、レンズといった光学手段を用いて、視点方向ごとに見える画素を限定することによる。画像分離手段としては、縞状の多数のスリットを有するバリアからなるパララックスバリアや、一方向にレンズ効果を有するシリンドリカルレンズを配列したレンチキュラレンズが一般に用いられる。
【０００４】
光学的な画像分離手段を用いた立体表示装置は、特殊な眼鏡を装着する必要がなく、眼鏡を装着する煩わしさがない点で携帯機器への搭載に適している。実際に液晶パネルとパララックスバリアとからなる立体表示装置を搭載した携帯が製品化されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、上記の方式、すなわち、光学的な分離手段を用いて複数の視点に向けて夫々異なる画像を提供する表示装置は、観察者の視点位置が移動し視認する画像が切り換わるとき、画像と画像の境界が暗く見える場合がある。この現象は、各視点用の画素と画素の間の非表示領域（液晶パネルで一般にブラックマトリクスと呼ばれる遮光部）が視認されることに起因する。観察者の視点移動に伴う上記の現象は、光学的な分離手段を持たない一般の表示装置では発生しない。このため、観察者は、光学的な分離手段を備えた多視点表示装置、又は立体表示装置で発生する上記の現象に、違和感、あるいは、表示品質の低下を感じることになる。
【０００６】
これは、一般的に３Ｄモアレと言われている現象である。３Ｄモアレ（３Ｄ ｍｏｉｒｅ）とは、異なる角度方向に異なる映像を表示することに起因する、周期的な輝度のムラ（色のムラを指すこともある）である。３Ｄモアレは、輝度の角度方向における変動（Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ Ａｎｇｕｌａｒ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）であり、視認位置によっては問題とならない場合もあるが、輝度の角度方向における変動が大きいと、立体視に好ましくない影響があると考えられている。
【０００７】
上記の光学的な分離手段と遮光部に起因する問題を改善するために、表示部の画素電極および遮光部の形状と配列を工夫し、表示品質の低下を抑制する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
特許文献１は、図２９に示すような表示装置を開示している。特許文献１が開示している表示装置は、横方向１０１２の任意の点において、シリンドリカルレンズ１００３ａの配列方向と垂直となる縦方向１０１１に、表示素子切断面を想定すると、遮光部（配線１０７０及び遮光部１０７６）と開口部１０７５の割合が略一定となっている。従って、観察者が画像の分離方向である横方向１０１２に視点を移動し、観察方向が変わった場合でも、視認する遮光部の割合は略一定である。すなわち、観察者が特定方向から遮光部のみを観察することはなく、表示が暗く見えることもない。つまり、遮光領域に起因する表示品質の低下を防止することができる。
【０００９】
また、特許文献１が開示するような表示装置に好適に適用可能な画素構造が提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１０】
特許文献２は、図３０に示すような画素を備える液晶表示装置を開示している。蓄積容量線ＣＳは、ゲート線Ｇの延伸方向、すなわちＸ軸方向に隣接する各画素の蓄積容量４ＣＳに接続するように配置されている。Ｘ軸方向に隣接する各画素においては、Ｙ軸方向における薄膜トランジスタの位置が異なるため、蓄積容量線ＣＳはこれらを結ぶように屈曲して配置されている。なお、蓄積容量４ＣＳは薄膜トランジスタと同様、各画素において、略台形状を有する表示領域の上底側に配置されている。これにより、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各画素の上底間に蓄積容量４ＣＳを効率的に配置することができ、開口率の更なる向上が可能となる。
【００１１】
また、特許文献２が開示する液晶表示装置において、蓄積容量線ＣＳとデータ線Ｄとの交差部分は、台形斜辺部において、蓄積容量線ＣＳとデータ線Ｄが互いに沿うように配置されている。画像分離方向、すなわちＸ軸方向に沿って配列する配線は、極力削減するのが好ましく、上述の表示装置においては、データ線Ｄのみを配列している。これにより、一層の画質の向上が可能となる。Ｙ軸方向に沿って蓄積容量線ＣＳを配列すると、画像分離手段により蓄積容量線ＣＳの像が拡大されてしまい、表示画質を著しく劣化させてしまうからである。
【００１２】
すなわち、特許文献２が開示している液晶表示装置は、画像分離方向へ延伸するゲート線Ｇと蓄積容量線ＣＳを同層で形成することにより、プロセス数を削減しつつ、画像分離手段と蓄積容量線ＣＳに起因して発生する画質低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２０８５６７号公報
【特許文献２】特開２００９−０９８３１１号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「日経エレクトロニクス、Ｎｏ．８３８号」、日本経済新聞社、２００３年１月６日、ｐ．２６−２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献２は、製造プロセス数を低減するために、走査線と容量線を同一プロセスで形成することを開示している。特に、一般的な小型表示装置は低コスト化への要求が強く、できるだけ少ないレイア数で画素アレイを構成することが求められる。
【００１６】
また、表示装置の表示部は、精細度の向上のため画素ピッチを細かくすることや、表示輝度の向上のため、表示輝度に寄与する開口部と遮光部の面積比で決まる所謂開口率を高めることが求められる。
【００１７】
しかし、ここで、画像の高精細化を考えた場合に、もともと小さな画面領域に、多くの画素を配列させることになるため、１画素のサイズをより微細化する必要が生じる。すなわち、いかに画素サイズを小さくするかが課題となる。これは、半導体の微細加工技術の進歩に伴い、より微細なサイズの画素が実現されつつある。
【００１８】
上記のように画素は高精細化される動向にあるが、光を変調させるために液晶を駆動するスイッチング素子や補助容量などの電気・電子回路は、画素の高精細化に比例して、必ずしも小さくできる訳ではない。これは、スイッチング素子や補助容量が、半導体基板やガラス基板等の基板上に微細加工技術を用いて作製されるが、半導体プロセスの制限により、実現できる細線幅に限度があるためである。また、技術的にはより微細な加工が可能であっても、設備投資等を考えると当面はコスト高となってしまう。
【００１９】
液晶表示装置は、高精細化に伴う上記の制限のため、光が遮光される領域の拡大、すなわち開口率の低下が生じ、表示装置全体の光利用効率が低下するという問題がある。画素の高精細化によって画質の向上を図ろうとすると、光利用効率が低下するというトレードオフがあり、ここに、高精細な画像を実現すると同時に、高画質、高効率な画像表示装置を実現させるという課題がある。
【００２０】
特に、小型表示装置では、高精細化に伴う上記の制限のため、１画素の面積を占める配線やコンタクトホール面積の割合が非常に大きくなり、開口率の低下が顕著である。高精細化した画素は、画素内の配線やコンタクトホール数を極力低減する必要がある。
【００２１】
また、非特許文献１が開示するように、近年では立体画像表示装置の適用範囲、用途が拡大されつつあり、その一例として、表示装置の用途によってはデータ線の延伸する方向へ画像分離する構成が考えられる。しかしながら、特許文献１が開示している画素部の開口形状、遮光形状を維持しつつ、特許文献２が開示している画素構造を上述の構成に適用しても、高開口率化・高画質化を実現することができないことを本発明者は見出した。
【００２２】
以下に詳しく説明する。前述の通り、従来ではゲート線が延伸する方向と画像分離方向とが同じ方向であるため、ゲート線と同層で形成された蓄積容量線の延伸方向は、画像分離手段と干渉しないように画像分離方向と同じ方向となるようにすることができていた。同様にして、特許文献２が開示している画素構造をデータ線が延伸する方向へ画像を分離する表示装置に適用した場合、データ線と同じ材料から成る蓄積容量線は、画像分離方向へ配線される必要がある。
【００２３】
一般的には、スイッチング素子を形成する際のプロセスによるダメージからデータ線を保護するため、データ線はゲート線より後のプロセス工程で形成されることが多い。すなわち、基板上では、ゲート線の上層にデータ線が設けられる構成が適用される。このようなゲート線上層にデータ線が設けられた構成でデータ線と蓄積容量線を同層で形成した場合、蓄積容量線は単位面積当りの比誘電率の小さい層間で蓄積容量を形成しなければならず、所定の蓄積容量を形成するためには面積を大きくとらなければならない。そのため十分な画素開口率を得ることができず、透過率が低減する。
【００２４】
また、特許文献２が開示している表示装置では、蓄積容量４ＣＳは、シリコン層４ＳＩとゲート線Ｇと同層の蓄積容量電極との間で形成する方が単位面積当りの比誘電率が大きく、蓄積容量４ＣＳの面積を削減できる。しかし、この場合は、蓄積容量電極と蓄積容量線ＣＳを接続するためのコンタクトホール４ＣＯＮＴをあらたに設ける必要があり、十分な画素開口率を得ることができないために透過率が低減する。
【００２５】
また、特許文献２が開示している表示装置に係る画素構造では、ゲート電極と同層の蓄積容量線ＣＳがスイッチング素子（ＴＦＴ）の周辺を画像分離方向へ横断するように配線されており、略台形の上底に位置する遮光部のＹ軸方向の幅は、ＴＦＴの面積に加えて蓄積容量線ＣＳの配線幅と配線スペース分が加算されることとなる。従って、この略台形の上底部におけるＹ軸方向の幅は、プロセスルールの変更なしには小さくすることができず、ピッチの小さい画素では開口領域のＹ軸方向の幅に対して略台形の上底部を覆う遮光部の幅が相対的に大きくなり、開口率が低下する。画像分離手段によって、この略台形の上程部を覆う遮光部の像が拡大されると、視認者には表示部における粒状や縞状の明暗として視認されるため表示品質が低下する。
【００２６】
なお、本明細書では、上述したように、異なる角度方向に異なる映像を表示することに起因する、周期的な輝度のムラ（色のムラを指すこともある）、特に、輝度の角度方向における変動 （Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ Ａｎｇｕｌａｒ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）、を「３Ｄモアレ」と定義する。また、ある１つの視点映像に対する、他の視点映像の混入、漏れを「３Ｄクロストーク」と定義する。
【００２７】
一般的には、互いの異なる周期をもった構造物が干渉して発生する縞模様は「モアレ縞」と称される。モアレ縞は構造物の周期性やピッチに依存して発生する干渉縞であり、３Ｄモアレは画像分離手段の結像性に起因して発生する輝度ムラであるため、本明細書においては、３Ｄモアレとモアレ縞は区別して適用する。
【００２８】
３Ｄモアレは視認位置によっては問題とならない場合もあるが、輝度の角度方向における変動が大きいと、立体視に好ましくない影響があると考えられるため、輝度変動を所定値以下とすることが望ましい。
【００２９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高開口率と輝度均一性を実現し、画像品質を向上することができる画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る画像表示装置は、
第１視点用の画像を表示する第１のサブ画素と第２視点用の画像を表示する第２のサブ画素とを少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示素子と、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素から出射した光を第１の方向に振り分ける光学手段と、を備え、
前記光学手段は、前記第１の方向と直交する第２の方向と平行な光学主軸を有し、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素は、それぞれ、画像を表示するための表示信号を伝送するスイッチング手段と、容量を形成する蓄積容量電極と、を有し、
前記表示素子は、前記第２の方向に配列した前記表示信号を供給するデータ線と、前記第１の方向に配列した前記スイッチング手段を制御するゲート線と、前記第２の方向に配列した前記蓄積容量電極を前記第２の方向へ電気的に接続させる蓄積容量線と、を有し、
同一の前記データ線と対向して配置されるサブ画素対が有する一方の前記スイッチング手段は、前記データ線と前記ゲート線に接続され、前記サブ画素対の他方の前記スイッチング手段は、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記データ線と同一の前記データ線と、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記ゲート線とは異なる前記ゲート線に接続され、
前記サブ画素対がそれぞれ有する前記スイッチング手段が構成する電極と前記蓄積容量電極は、前記サブ画素対で電気的に共通に接続され、
前記ゲート線と前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記光学主軸と交差するように前記第２の方向と異なる方向に傾斜して配置され、
前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記ゲート線に沿って配置される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、高開口率と輝度均一性を実現し、画像品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置のブラックマトリクスを示す平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る表示素子を示す平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を搭載した携帯機器を示す斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を搭載した携帯機器を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置においてデータ線に入力するドット反転駆動の極性を示す表である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置における各サブ画素の極性を示す模式図である。
【図１２】レンチキュラレンズを使用した場合の光学モデルを示す断面図である。
【図１３】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため曲率半径最小時を示した光学モデル図である。
【図１４】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため曲率半径最大時を示した光学モデル図である。
【図１５】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るサブ画素における縦開口幅の分布、（Ｂ）は明るさの分布を示す模式図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置における輝度分布の一例を示すグラフである。
【図１７】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の集光状態を示す概念図である。
【図１８】空間像方式を適用した立体画像表示装置を示す概念図である。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図２２】本発明の第３実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図２３】本発明の第３実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図２４】本発明の第３実施形態の変形例に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図２５】本発明の第３実施形態の変形例に係る画像表示装置のブラックマトリクスを示す平面図である。
【図２６】（Ａ）本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の縦開口の幅を示す分布、（Ｂ）は明るさの分布を示す模式図である。
【図２７】本発明の第４実施形態に係る画像表示装置においてデータ線に入力する反転駆動の極性を示す表である。
【図２８】本発明の第４実施形態に係る画像表示装置における各サブ画素の極性を示す模式図である。
【図２９】従来の立体画像表示装置における表示素子を示す平面図である。
【図３０】従来の立体画像表示装置における表示素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
本実施形態に係る画像表示装置及び画像表示装置に搭載される表示素子、及びその駆動方法について説明する。
【００３５】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る画像表示装置１は、表示素子２、レンチキュラレンズ３、バックライト１５から構成される。表示素子２は、電気光学素子として液晶分子を利用した液晶表示パネルである。レンチキュラレンズ３は、表示素子２の表示面側、すなわち使用者側に配置される。バックライト１５は表示素子２の背面側に配置される。
【００３６】
図１に示すように、表示素子２の表示部には、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’がマトリクス状に並べられている。表示単位４Ｕは、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒから構成され、表示単位４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’についても同様である。すなわち、表示素子２は、左眼用の画像を表示するサブ画素と右眼用の画像を表示するサブ画素を備えた視点数２からなる立体表示用の液晶表示パネルである。以下の説明において、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’を構成する１つの画素について説明する場合は、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒを区別することなく、「サブ画素」と称する。すなわち、表示単位４Ｕは、相互に隣接する２つのサブ画素４Ｓから構成されると表現することができる。図３、図４に示すように、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’は、ＴＦＴ基板２ａのレイアウト構造が夫々異なるが、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒを備える点は同様であるため、共通の構造について説明する場合、総じて表示単位４Ｕと称する。なお、以下の説明において、「表示部」は、表示素子２の画面領域の全体のことを意味し、「表示領域」は、サブ画素４Ｓの開口部を意味するものとして区別して使用する。
【００３７】
図２に示すレンチキュラレンズ３は、多数のシリンドリカルレンズ３ａが一次元配列したレンズアレイである。シリンドリカルレンズ３ａは、かまぼこ状の凸部を有する一次元レンズである。その延伸方向、すなわち長手方向は、表示面内において配列方向と直交する方向となっている。シリンドリカルレンズ３ａは、延伸方向にはレンズ効果を持たず、その直交方向である配列方向にのみレンズ効果を有する。これにより、レンチキュラレンズ３はシリンドリカルレンズ３ａの配列方向にのみレンズ効果を有する一次元レンズアレイとなっている。そして、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向は、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向となっている。なお、シリンドリカルレンズ３ａは、前述の表示単位４Ｕと対応して配置されている。
【００３８】
シリンドリカルレンズ３ａは、前述のように、その延伸方向と直交する方向にのみレンズ効果を有する。そして、本実施形態では、このレンズ効果を有する方向が、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向と一致している。この結果、シリンドリカルレンズ３ａは、左眼用画素４Ｌの光と右眼用画素４Ｒの光を異なる方向に分離可能な光線分離手段として作用する。これにより、レンチキュラレンズ３は、各表示単位４Ｕの左眼用画素４Ｌが表示する画像と、各表示単位４Ｕの右眼用画素４Ｒが表示する画像を、異なる方向に分離することができる。すなわち、レンチキュラレンズ３は、画像分離手段、または画像振分手段として作用する光学部材である。なお、シリンドリカルレンズ３ａの焦点距離は、シリンドリカルレンズ３ａの主点、すなわちレンズの頂点と、サブ画素面、すなわち左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒが配置された面との間の距離に設定されている。
【００３９】
なお、以下の説明においては、便宜上、以下のようにＸＹＺ直交座標系を設定する。左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向において、右眼用画素４Ｒから左眼用画素４Ｌに向かう方向を＋Ｘ方向とし、その反対方向を−Ｘ方向とする。＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を総称してＸ軸方向という。また、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向をＹ軸方向とする。更に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向とし、このＺ軸方向のうち、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒが配置された面からレンチキュラレンズ３に向かう方向を＋Ｚ方向とし、その反対方向を−Ｚ方向とする。＋Ｚ方向は前方、すなわち、使用者に向かう方向であり、使用者は、表示素子２の＋Ｚ側の面を視認することになる。そして、＋Ｙ方向は、右手座標系が成立する方向とする。すなわち、人の右手の親指を＋Ｘ方向、人差指を＋Ｙ方向に向けたとき、中指は＋Ｚ方向を向くようにする。なお、以下の図面において、原点記号にバツ印を付している場合、図面手前から奥に向かう方向が正の方向であることを意味し、原点記号に黒丸を付している場合、図面奥から手前に向かう方向が正の方向であることを意味している。
【００４０】
上述の如くＸＹＺ直交座標系を設定すると、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向はＸ軸方向となり、左眼用の画像と右眼用の画像は、Ｘ軸方向に沿って分離されることになる。また、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位４ＵがＹ軸方向に一列に配列される。Ｘ軸方向における表示単位４Ｕの配列周期は、シリンドリカルレンズ３ａの配列周期と略等しくなっている。一つのシリンドリカルレンズ３ａには、Ｙ軸方向に配列した表示単位４Ｕの列が対応して配置されている。
【００４１】
図１１に示すように、本実施形態では、１ピクセル４ＰはＹ軸方向に配列した３つの表示単位４Ｕから構成され、各表示単位４Ｕは、赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）に配色されている。カラーフィルタは、赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）の各色がＸ軸方向へ延伸しており、Ｙ軸方向へ赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）がストライプ状に繰り返し配列している。なお、配色の順序はこれに限定されない。また、配色の種類は、これに限定されることなく、３色以上から構成されていてもよい。本実施形態では、カラーフィルタ及びブラックマトリクスは、対向基板２ｂの液晶層５ＬＣ側の面に設けられている。
【００４２】
図２に示すように、表示素子２は、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとが微小な間隙を設定して配置されており、この間隙に液晶層５ＬＣが配置されている。液晶層５ＬＣは、例えば、透過型のＴＮモードとなるように構成されているが、これに限定されず、他の液晶モードを適用しても良い。ＴＦＴ基板２ａは、表示素子２の−Ｚ方向側に配置され、対向基板２ｂは＋Ｚ方向側に配置されている。すなわち、対向基板２ｂの更に＋Ｚ方向側にレンチキュラレンズ３が配置されている。また、ＴＦＴ基板２ａの＋Ｚ側、及び対向基板２ｂの−Ｚ側には偏光板１１が貼合されている。
【００４３】
表示素子２は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を有するアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。薄膜トランジスタは、各サブ画素に表示信号を伝送するためのスイッチとして作用し、このスイッチを操作するのは、各スイッチのゲートに接続されたゲート線を流れるゲート信号である。本実施形態においては、ＴＦＴ基板２ａの液晶層５ＬＣ側の面（＋Ｚ方向側の面）に、列方向（Ｙ軸方向）に延伸するゲート線Ｇ１乃至Ｇ７が配置されている。なおゲート線Ｇ１乃至Ｇ７を総じてゲート線Ｇと称する。更に、ＴＦＴ基板２ａの同じ面には、行方向（Ｘ軸方向）に延伸するデータ線Ｄ１乃至Ｄ１３が配置されている。データ線Ｄ１乃至Ｄ１３を総じてデータ線Ｄと称する。なお、データ線Ｄは、薄膜トランジスタに表示データ信号を供給する役割を果たす。
【００４４】
本実施形態では、ゲート線Ｇは、屈曲しているものの、複数回の屈曲を経てＹ軸方向に延伸しており、Ｘ軸方向に複数配列している。また、データ線Ｄは、屈曲しているものの、複数回の屈曲を経てＸ軸方向に延伸しており、Ｙ軸方向に複数配列している。そして、ゲート線Ｇとデータ線Ｄの交点近傍に、サブ画素４Ｓ（左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒ）が配置されている。
【００４５】
特に、図１においては、サブ画素４Ｓのゲート線Ｇ及びデータ線Ｄとの接続関係を明確にするため、例えば、データ線Ｄ３とゲート線Ｇ２に接続されたサブ画素４ＳをＰ３２と表記している。すなわち、Ｐの次の数字がデータ線Ｄの後の数字であり、更にその次の数字がゲート線Ｇの後の数字である。
【００４６】
サブ画素４Ｓには、図３及び図４に示すように、画素電極４ＰＩＸ、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、蓄積容量電極ＣＳ２が配置されている。蓄積容量電極ＣＳ２は、蓄積容量線ＣＳと同層で形成され、蓄積容量線ＣＳと電気的に接続されている。蓄積容量４ＣＳは、主に蓄積容量電極ＣＳ２とシリコン層４ＳＩから構成される電極との間で絶縁膜を介して形成される。画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ＭＯＳ型の薄膜トランジスタであり、ソース電極又はドレイン電極の一方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続され、他方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２を介して画素電極４ＰＩＸに接続される。従って、画素電極４ＰＩＸは、シリコン層４ＳＩから構成された電極と電気的に接続され、共通の電位となる。本実施形態では、画素電極４ＰＩＸが接続された方の電極をソース電極、信号線に接続された方の電極をドレイン電極と称する。そして、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのゲート電極は、ゲート線Ｇに接続される。更に、対向基板の液晶層５ＬＣ側には、対向電極４ＣＯＭが形成され、画素電極４ＰＩＸとの間で画素容量４ＣＬＣが形成される。
【００４７】
なお、図３及び図４では、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１は灰色塗り、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２は黒塗りで示し、画素電極４ＰＩＸは点線で、またシリコン層４ＳＩは太線で、夫々の形状を示している。
【００４８】
なお、図１では、各サブ画素４Ｓのゲート線Ｇ及びデータ線Ｄに対する接続関係を示すため、図３に示す画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ及び画素電極４ＰＩＸを抽出して示している。また、図３及び図４では、各構成要素の大きさや縮尺は、図の視認性を確保するため、適宜変更して記載している。
【００４９】
図１に示すように、本明細書では、相互に隣接するゲート線Ｇとデータ線Ｄで囲まれた領域がサブ画素４Ｓに対応する画素領域である。このサブ画素４Ｓ内に開口部が設けられる。
【００５０】
１ピクセルは、Ｙ軸方向へ並ぶ３つの表示単位４Ｕから構成され、３行×２列のサブ画素４Ｓからなる正方形で構成される。従って、サブ画素４ＳのＸ軸方向のピッチＰｘ、サブ画素４ＳのＹ軸方向のピッチＰｙとすると、１ピクセルのピッチＰｕは、３×Ｐｙ、または２×Ｐｘであり、以下の関係が成り立つ。
［数１］
Ｐｕ＝２×Ｐｘ＝３×Ｐｙ
【００５１】
ブラックマトリクス６０は、図５に示すように、対向基板２ｂの液晶層５ＬＣ側に、サブ画素４Ｓの開口部以外を覆う遮光部として設けられる。また、図６に示すように、ブラックマトリクス６０は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、及びゲート線Ｇ、データ線Ｄを覆っており、略台形状に開口している。本明細書では遮光部以外の領域を開口部と定義する。すなわち、本実施形態においては、ブラックマトリクス６０以外の領域が開口部である。また、本明細書では、「遮光部」という表現を使用するが、これは特にこのブラックマトリクス６０に限定するものではなく、光を通さない部分を指すものである。従って、ブラックマトリクス６０は、データ線Ｄまたはゲート線Ｇ上には設けず、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと蓄積容量電極ＣＳ２のみを覆った構成であってもよく、その場合はデータ線Ｄまたはゲート線Ｇが遮光部として機能する。
【００５２】
ここで、ＸＹ平面状において、「上」または「下」という表現を使う場合、「上」または「下」の方向とは、Ｙ軸方向と平行な方向であり、「上」側が＋Ｙ方向、「下」側が−Ｙ方向である。なお、上述のように、サブ画素４Ｓは遮光部形状より実質的に台形状とみなすことができるため、説明上は「略台形画素」と称して、底辺のうち長い方を下底、短い方を上底とする。なお、開口の形状は台形に限定されず、平行四辺形や多角形、楕円形、半円形にも適用される。
【００５３】
前述の略台形画素の開口部の上底の長さは、図６に示すように、Ｘ１である。また、略台形画素の斜辺の中心点から上底との交点までのＸ軸方向への長さはＸ２であり、略台形画素の斜辺領域におけるＸ軸方向への幅は２×Ｘ２である。Ｘ軸方向に隣接するサブ画素において、略台形画素の開口部が互いに重なる領域のＸ軸方向への幅はＸ３である。また、略台形画素の開口部のＹ軸方向の開口幅はＹ１である。略台形画素の上底における遮光部のＹ軸方向への幅はＹ２であり、略台形画素の下底における遮光部のＹ軸方向への幅は２×Ｙ３である。従って、サブ画素４ＳのＸ軸方向のピッチＰｘ、及びＹ軸方向のピッチＰｙと、略台形画素と開口部の関係から以下の関係式が成り立つ。
［数２］
Ｐｘ＝Ｘ１＋２×Ｘ２
［数３］
Ｐｙ＝Ｙ１＋Ｙ２＋２×Ｙ３
【００５４】
ところで、図３及び図４に示す画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、半導体として多結晶シリコンを使用したポリシリコン薄膜トランジスタを使用している。多結晶シリコンは、一例では、微量のホウ素を含むＰ型半導体である。すなわち、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がローレベルとなった場合に、ソース電極とドレイン電極との間が導通状態となる所謂ＰＭＯＳ型の薄膜トランジスタである。
【００５５】
ポリシリコン薄膜は、一例では、ＴＦＴ基板２ａ上に酸化シリコン層を形成した後でアモルファスシリコン層を形成し、このアモルファスシリコン層を多結晶化して形成される。多結晶化する手段は、熱アニール法やレーザアニール法が用いられるが、特にエキシマレーザ等のレーザを使用したレーザアニール法は、ガラス基板の温度上昇を最小限に留めた上でシリコン層のみを加熱多結晶化することができるため、融点の低い無アルカリガラス等を使用することができる。これにより、低コスト化が可能となるため、低温ポリシリコンと称してよく用いられている。なお、このアニール工程を省くことにより、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを実現することもできる。
【００５６】
次に、シリコン層の上にゲート絶縁層としての酸化シリコン層を形成し、適宜パターニングする。この過程で、シリコン薄膜の半導体層として使用する部分以外の領域にイオンをドーピングして、導体化することが好ましい。パターニングの手法は、感光性レジストを使用する光パターニングの手法を適用することができる。一例では、感光性レジストをスピンコートした後に、ステッパ等の露光機で光を部分照射し、現像工程を経て、パターンを残す部分にのみ感光性レジストの膜を残す。その後、ドライエッチング等により感光性レジストの膜が残存しない領域のシリコン層を除去し、最後に感光性レジストの膜を剥離する。
【００５７】
次に、ゲート電極となるアモルファスシリコン層とタングステンシリサイド層を成膜し、ゲート電極等を形成する。このとき、ゲート電極が接続するゲート線や、蓄積容量電極、蓄積容量線を同様に形成してもよい。次に、酸化シリコン層と窒化シリコン層を形成し、適宜パターニングした後に、アルミニウム層とチタン層を成膜し、ソース電極及びドレイン電極を形成する。このとき、データ線を同時に形成してもよい。
【００５８】
次に窒化シリコン層を成膜し、適宜パターニングした後に、ＩＴＯ等の透明電極を成膜、パターニングすることにより、画素電極を形成する。これにより、薄膜トランジスタを有する画素構造を形成することができる。なお、この薄膜トランジスタを用いて、ゲート線やデータ線、蓄積容量線を駆動する回路を同時に形成することもできる。
【００５９】
表示素子２は、図７に示すように、長辺がＸ軸方向、短辺がＹ軸方向に沿って配置され、ランドスケープ（横長）表示に対応した表示パネルである。一例では、表示素子２の画面解像度をＷＶＧＡとし、Ｘ軸方向のピクセル数を８００個、Ｙ軸方向のピクセル数を４８０個と設定した。上述の通り、表示単位４Ｕは視点数２に対応した２つのサブ画素から構成され、１ピクセルは３つの表示単位４Ｕから構成され、各々の表示単位４Ｕは３色に配色される。このとき、表示部６に使用するデータ線及びゲート線の各々の本数は、Ｙ軸方向に配列したデータ線の本数が４８０×３＝１４４０本であり、Ｘ軸方向に配列したゲート線の本数が８００×２＝１６００本である。従って、図７に示す表示素子２は、データ線の本数がゲート線の本数より少ない構成である。
【００６０】
また、表示素子２のＴＦＴ基板２ａの短辺側に映像信号を制御するための駆動ＩＣ７が実装されている。駆動ＩＣ７の出力は、夫々、表示部６のデータ線と接続する。一般的に、駆動ＩＣ７の出力ピンピッチは、データ線のピッチより狭い。このため、駆動ＩＣ７の出力ピンから各データ線へ伸びる配線は、広がりをもつことになり、表示部６からある程度の距離をとる必要がある。表示部６から駆動ＩＣ７までの距離は、出力ピンのピッチが同じであれば、接続先のデータ線の数が少ないほど短くできる。表示部６がランドスケープの場合には、データ線を水平方向、すなわちＸ軸方向の短辺側へ配置する方が、垂直方向の長辺側へ配置するより、データ線の本数を少なくできる。従って、データ線を水平方向に配置することにより、額縁を小さくすることができる。また、データ線の本数を少なくすることにより、必要な駆動ＩＣ７の数を削減して低コスト化でき、さらに駆動ＩＣ７の負荷を低減することができる。また、駆動ＩＣ７には、データ信号のマルチプレクサ回路を搭載し、ＴＦＴ基板２ａには、駆動ＩＣ７から出力されたデータ信号をマルチプレクサ回路の動作に応じて時分割で振り分けることが可能なスイッチング回路を設けてもよい。これにより、駆動ＩＣ７から出力される接続するデータ信号の配線数をさらに少なくすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、ゲート線を順次走査するためのゲートドライバ回路は、ＴＦＴ基板２ａ上に薄膜トランジスタと同時に形成される。これにより、表示素子２の長辺側の額縁幅を小さくすることができる。また、短辺側への駆動ＩＣ７を配置し、かつ、長辺側へのゲートドライバ回路を集積することにより、表示素子２の各片の額縁を小さくすることができる。狭額縁化により表示素子２のサイズを小さくすることができるため、１枚のマザー基板から得られる表示素子２の取り数を増やすことができ、低コスト化することができる。さらに、サブ画素とゲートドライバ回路をＴＦＴ基板２ａ上へ一体形成することにより、ドライバ回路の部品数を削減することができるため、低コスト化及び低消費電力化することができる。
【００６２】
また、画面解像度は上述の構成に限定されることなく、１ピクセルがＫ色に配色され、視点数Ｎからなる表示素子２において、Ｘ軸方向のピクセル数がＭｘ個、Ｙ軸方向のピクセル数がＭｙ個である画面解像度を有する表示素子２であれば、Ｎ×Ｍｘ＜Ｋ×Ｍｙの関係式が成り立つ場合に上述の効果を得ることができるのは明らかである。
【００６３】
本実施形態では、図３に示すように、ゲート線Ｇ、蓄積容量線ＣＳ及び蓄積容量電極ＣＳ２は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのゲート電極と同層で形成されている。また、シリコン層４ＳＩと蓄積容量電極ＣＳ２との間で、蓄積容量４ＣＳが形成されている。前述のように、シリコン層４ＳＩは、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続されるが、サブ画素４Ｓにおいて、画素電極４ＰＩＸ側に設けられたもう一つのコンタクトホール４ＣＯＮＴ２は、蓄積容量４ＣＳにおけるシリコン層４ＳＩと画素電極４ＰＩＸを電気的に接続するためのものである。
【００６４】
なお、本実施形態では、「隣接画素対」という表現を使用する。これは、特に、データ線Ｄを挟み配置された二つのサブ画素が、このサブ画素間に配置されたデータ線Ｄに接続された状態において使用するものとする。すなわち、隣接画素対を構成するサブ画素は、このサブ画素間に配置されたデータ線Ｄにより、映像信号のデータ電位が供給される。例えば、図３に示すように、左側のＹ軸方向へ並ぶ二つのサブ画素４Ｓが、隣接画素対４ＰＡＩＲ１を構成している。また、図４に示すように、左側のＹ軸方向へ並ぶ二つのサブ画素４Ｓが隣接画素対４ＰＡＩＲ２を構成している。以下、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２について共通の構造を説明する場合、総じて４ＰＡＩＲと称する。
【００６５】
隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素は、夫々異なるゲート線Ｇによりスイッチング動作が制御される。図３に示す左側の隣接画素対４ＰＡＩＲでは、−Ｙ方向側のサブ画素４Ｓは−Ｘ方向側に配置されたゲート線Ｇによって制御され、＋Ｙ方向側のサブ画素４Ｓは＋Ｘ方向側に配置されたゲート線Ｇによって制御される。
【００６６】
そして、データ線Ｄの延伸方向、すなわちＸ軸方向に隣り合う隣接画素対４ＰＡＩＲは、共通のデータ線Ｄに接続されず、異なるデータ線Ｄに接続されている。これは、隣接画素対４ＰＡＩＲが、Ｘ軸方向においては、Ｙ軸方向にサブ画素４Ｓ一つ分だけずれた状態で隣り合っているからである。このように配置することにより、必要な配線数を最小限に抑えることができるため、開口率の向上が可能となる。
【００６７】
ここで、再度図１を参照して、本実施形態に係るサブ画素の配置関係を確認する。まず、画素Ｐ３１と画素Ｐ３２から構成される隣接画素対に着目する。理解を容易にするため、以下の説明では、このような隣接画素対の表記を（Ｐ３１、Ｐ３２）とすることにする。すると、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）に対し、＋Ｘ方向には、隣接画素対（Ｐ２３、Ｐ２２）、及び（Ｐ４２、Ｐ４３）が隣り合っている。隣接画素対（Ｐ２２、Ｐ２３）はデータ線Ｄ２を共通のデータ線としている。ここで、「共通のデータ線」という表現は、隣接画素対を構成する各サブ画素は、このサブ画素間に配置された共通のデータ線に接続されており、この共通のデータ線を通じて供給されるデータ電位が所定のタイミングでそれぞれ書き込まれることを意味する。隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）は、データ線Ｄ３を共通のデータ線とするので、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と隣接画素対（Ｐ２２、Ｐ２３）は、夫々異なるデータ線Ｄを共通のデータ線としている。なお、夫々の共通のデータ線Ｄは隣接の関係にある。
【００６８】
また、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）に対し、＋Ｘ方向には、もう１つの隣接画素対（Ｐ４２、Ｐ４３）も隣り合って配置されている。両者の隣接画素対においても同様に、夫々異なるデータ線Ｄを共通のデータ線としている。
【００６９】
更に、隣接画素対（Ｐ２３、Ｐ２２）又は隣接画素対（Ｐ４２、Ｐ４３）に対し、＋Ｘ方向には、隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）が配置されている。この隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）は、データ線Ｄ３を共通のデータ線としている点は、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と同様である。すなわち、サブ画素１列毎に、同じデータ線Ｄを共通データ線とする隣接画素対が配置されていることになる。これは、換言すれば、右眼用画素４Ｒを構成する隣接画素対に接続されたデータ線Ｄは、左眼用画素４Ｌを構成する隣接画素対には接続されないことになる。
【００７０】
画素Ｐ２２及び画素Ｐ２３から構成される隣接画素対において、共通のデータ線Ｄ２より−Ｙ方向に位置する画素Ｐ２２は、−Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ２によって制御され、データ線Ｄ２より＋Ｙ方向に位置する画素Ｐ２３は、＋Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ３によって制御される。すなわち、この隣接画素対は、各サブ画素が共通のデータ線Ｄを挟み上下に配置されるとき、＋Ｙ側のサブ画素が＋Ｘ側のゲート線Ｇに接続されていることになる。
【００７１】
一方で、画素Ｐ３１及び画素Ｐ３２から構成される隣接画素対においては、共通のデータ線Ｄ３より−Ｙ方向に位置する画素Ｐ３２は、＋Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ２に接続され、データ線Ｄ３より＋Ｙ方向に位置する画素Ｐ３１は、−Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ１に接続される。すなわち、この隣接画素対は、各サブ画素が共通のデータ線Ｄを挟み上下に配置されるとき、＋Ｙ側のサブ画素が−Ｘ側のデータ線Ｄに接続されていることになる。＋Ｙ側のサブ画素が−Ｘ側のゲート線Ｇによって制御される隣接画素対は、＋Ｘ方向に隣接するサブ画素列においては、−Ｙ方向に隣接するデータ線Ｄに対して配置されている。この結果、同種の隣接画素対は、斜め方向に配置されていることになる。また、換言すれば、本実施形態においては、＋Ｙ側のサブ画素が−Ｘ側のデータ線Ｄに接続された隣接画素対と、＋Ｙ側のサブ画素が＋Ｘ側のデータ線Ｄに接続された隣接画素対とが配置されていると表現することもできる。
【００７２】
図３に示すサブ画素のレイアウトは、例えば、図１に示す隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）とその＋Ｘ方向へ隣接した画素Ｐ２５、Ｐ４５の関係に相当する。また、図４に示すサブ画素のレイアウトは、例えば、図１に示す隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と、サブ画素Ｐ２２、Ｐ４２の関係に相当する。本実施形態の表示素子２におけるＴＦＴ基板２ａの画素アレイは、図３及び図４に示すサブ画素をそれぞれＸ方向とＹ方向へ交互に敷き詰めることにより構成されている。
【００７３】
また、各サブ画素における表示領域、すなわち表示に使用される領域は、略台形状となっている。これに伴い、画素電極４ＰＩＸの形状も、略台形状となっている。また、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２は、略台形状の表示領域を有する二つのサブ画素が、上底側を向かい合わせて配置されたものと表現することもできる。そして画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、略台形状の表示領域の上底側に配置され、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２を構成している。本実施形態では、表示領域の上底側が相互に向かい合って並ぶサブ画素４Ｓの上底間に画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴを配置することにより、高開口化を図っている。
【００７４】
また、蓄積容量線ＣＳは、ゲート線Ｇの延伸方向、すなわちＹ軸方向に隣接するサブ画素４Ｓ毎に設けられた蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続するように配置されている。なお、蓄積容量電極ＣＳ２は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと同様に、各サブ画素４Ｓにおいて、略台形状を有する表示領域の上底側に配置されている。これにより、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素の上底間に蓄積容量４ＣＳを形成する領域を効率的に配置し、開口率の更なる向上が可能となる。
【００７５】
隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２に設けられた画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、コの字型のダブルゲート構造であり、コの字の開いた方が互いに向かい合うように配置されている。そして、向かい合うように配置されたコの字型の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの間には、蓄積容量電極ＣＳ２が配置されており、この蓄積容量電極ＣＳ２と各サブ画素４Ｓに設けられたシリコン層４ＳＩとの間で、蓄積容量４ＣＳが形成される。
【００７６】
隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２における画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部は、画像分離方向、すなわちＸ軸方向と平行に配置される。このチャネル部は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの動作部であり、各サブ画素４Ｓにおいて均一性が求められる。データ線Ｄは、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル領域の上層で画像分離方向、すなわちＸ軸方向と異なる方向へ傾斜して配置している。また、データ線Ｄは、蓄積容量電極ＣＳ２上で画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置している。上述の通り、データ線Ｄは、台形上底に配置された画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ及び、蓄積容量電極ＣＳ２の上層で複数回の屈曲を経てＸ軸方向に延伸している。データ線Ｄは、台形上底部で屈曲することにより効率よく配置され、開口率を向上することができる。また、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部をＸ軸方向に平行に配置しているため、ポリシリコン薄膜をレーザアニールにより形成する場合には、エキシマレーザのスキャン方向に応じて画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部の方向を揃えることにより、トランジスタ特性を均一化することができる。
【００７７】
蓄積容量線ＣＳは、蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続しているため、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素において、蓄積容量線ＣＳの電位は共通である。前述の略台形画素は、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて、略台形画素の上底部が互いに向かい合うように接しているため、共通の蓄積容量電極ＣＳ２を設けることで無駄なスペースを削減でき、蓄積容量４ＣＳを形成する面積を効率よく確保することができる。そのため、従来よりも開口率を大きくすることができ、高透過率化を図ることができる。
【００７８】
上述のように、右眼用画素４Ｒを構成する隣接画素対４ＰＡＩＲに接続されたデータ線Ｄは、左眼用画素４Ｌを構成する隣接画素対４ＰＡＩＲには接続されないため、奇数データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３と、偶数データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２を独立して駆動することにより、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌを個別に動作させて簡易的な視差画像を表示することができる。表示素子２にレンチキュラレンズ３を設置する製造プロセスの過程で、偶数・奇数データ線Ｄ毎に信号を入力することにより、立体視認性を簡易的に検査することができ、後工程における製造上の歩留りを向上することができる。偶数ラインと奇数ラインには夫々共通の信号を一括で入力すればよく、偶数・奇数データ線Ｄ毎に入力信号を切り替えるためのスイッチは、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと同時にＴＦＴ基板２ａ上に形成すれば良い。これにより、検査装置の簡易化を図ることができる。
【００７９】
ここで、本実施形態に係る画像表示装置１は、図８及び図９に示すように、携帯電話９に搭載することができる。図８では、画像表示装置１のＸ軸方向が携帯電話９の画面の縦方向となり、画像表示装置１のＹ軸方向が携帯電話９の画面の横方向となっている。図８に示す携帯電話９の画面部分は回転軸をもったヒンジを備えており、図９に示すように、自由に可動することができる。そのため、表示画面の方向を使用環境に応じて変えることにより、画像分離方向、すなわちＸ軸方向は、視認者の両眼を結ぶ線分と略平行にして容易に立体表示を視認することができる。また、本実施形態に係る表示素子２は、上述のとおり狭額縁であることを特徴とするため、携帯機器に求められる機能性やデザイン性、操作性を制限することなく好適に携帯機器へ適用することができる。
【００８０】
次に、本実施形態に係るサブ画素構造とその効果について詳細に説明する。ここで、画像分離手段の画像分離方向（本実施形態ではＸ軸方向）と直交する方向（すなわちＹ軸方向）に延伸する線分を用いて、サブ画素を切断した際のＹ軸方向の開口幅を、Ｙ軸方向のサブ画素ピッチで除した値を縦開口率と定義する。複数視点用表示装置において、３Ｄクロストークの発生を低減して立体画像を高品質化するためには、サブ画素の縦開口率を横方向の位置によらず略一定にしつつ、縦開口率を最大にする必要がある。なお、この縦開口率を、画像分離方向に依存せず略一定にした上で、縦開口率を最大にすることが望ましい。
【００８１】
まず、ゲート線Ｇ及びデータ線Ｄの配置については、各サブ画素の周囲にゲート線Ｇ及びデータ線Ｄが配置されている方が好ましい。これにより、配線間のデッドスペースを削減して開口率の向上が可能となる。換言すれば、ゲート線Ｇ同士又はデータ線Ｄ同士が、間にサブ画素を配置することなく隣接するのは避けた方がよい。これは、同種の配線同士が隣接してしまうと、ショートを防止するため配線間に間隔を設ける必要が発生し、この間隔がデッドスペースとなって開口率が低下するからである。
【００８２】
なお、特に立体画像表示装置の場合には、少なくとも画像分離方向が画像表示装置の横方向となるように配置される。本実施形態では、Ｘ軸方向へ隣接する右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌを覆うように、Ｙ軸方向と平行な光学主軸３０を有するシリンドリカルレンズ３ａが設置される。図３、図４、及び図６に示すように光学主軸３０は表示単位４Ｕの中央部においてゲート線Ｇ及び蓄積容量線ＣＳを跨るように配置される。光学主軸３０はＡ−Ａ’線と略一致している。なお、Ａ−Ａ’線は、表示単位４ＵにおいてＸ軸方向の中心点を通りＹ軸に平行な仮想線分であり、Ｂ−Ｂ’線は、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいてＸ軸方向の中心点を通りＹ軸に平行な仮想線である。
【００８３】
また、図１７及び図１８に示すように、レンチキュラレンズ３に設けられたシリンドリカルレンズ３ａから出射される光線方向は、観察者の視点の位置に応じて設定される。画像分離の中心軸を示す線１７の方向は観察者側へ向いており、画像分離の中心軸に対して、右眼用の画像と左眼用の画像は左眼５５Ｌと右眼５５Ｒにそれぞれ振り分けられる。シリンドリカルレンズ３ａの表面は凸状に湾曲しており、Ｚ軸方向の最も高い点が頂点となる。シリンドリカルレンズ３ａの頂点に沿ってレンズ凸部の長手方向に延びる仮想の線分は、シリンドリカルレンズ３ａと表示単位４Ｕのピッチが一致する場合には光学主軸３０と成り得る。しかしながら、表示面の垂直方向からシリンドリカルレンズ３ａと表示単位４Ｕを重ねて観察した場合、本実施形態ではシリンドリカルレンズ３ａのピッチＬと表示単位４ＵのピッチＰｕが異なるため、シリンドリカルレンズ３ａの頂点が表示単位４Ｕの中心線であるＡ−Ａ’線と必ずしも一致するわけではない。これは、画像分離の中心軸を示す線１７が観察者側の一点に集まっているため、観察点から見た画像分離の中心軸が見かけ上の光学主軸３０となるためである。本明細書においては、観察者の位置から見た場合の画像分離の中心軸を光学主軸３０と定義する。図１８に示すように、表示素子２の表示部中央では、画像分離の主軸を示す線１７が表示面の垂直方向であり、表示面の垂直方向から観察した場合の光学主軸３０とＡ−Ａ’線が一致するため、図３、図４及び図６に示すように図示することができる。
【００８４】
更に、ゲート線Ｇ及び蓄積容量線ＣＳは、縦開口率を画像分離方向の位置によらず略一定にするため、配列方向から屈曲させる必要がある。ゲート線Ｇ及び蓄積容量線ＣＳは斜辺部において相互に近接して設けられ、台形斜辺の延びる方向へ沿って配置される。そして、縦開口率を限定する要因には、この屈曲した斜辺部の構造と、台形状開口における下底部の構造、及び上底間の構造等が挙げられる。より具体的には、図３、図４及び図６のＡ−Ａ’線に示すように、斜辺部を切断する縦線は、ゲート線Ｇの斜辺部と蓄積容量線ＣＳの斜辺部を覆うブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅、略台形画素の下底部に配置されたデータ線Ｄを覆うブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅が縦開口率に影響する。また、図３、図４及び図６のＢ−Ｂ’線に示すように、サブ画素４Ｓの中央部を切断する縦線は、上底部に配置された蓄積容量電極ＣＳ２と下底部に配置されたデータ線Ｄを覆うブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅が縦開口率に影響する。
【００８５】
Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線の双方に共通するのは、略台形画素の下底部に配置されたブラックマトリクス６０のＹ軸方向の遮光幅である。そこでまず、この下底部のＹ軸方向の幅を最小にするための構造を検討する。前述のように、下底部に位置する遮光部には少なくともデータ線Ｄ１本は配置する必要がある。そして、下底部のＹ軸方向の幅を最小にするためには、構造物は、このデータ線Ｄ１本に留めるのが好ましい。例えば、下底部に画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴを配置すると、その分だけ下底部のＹ軸方向の幅が増大してしまうため好ましくない。特にＡ−Ａ’線においては、下底部が重複して配置されているため、下底部のＹ軸方向の幅が増大した際の影響が非常に大きい。このため、下底部への構造物の配置は極力避けるべきである。下底部への構造物の配置を避けることで、下底部のＹ軸方向の幅を削減しつつ、かつ省プロセス化が実現できる。
【００８６】
次に、Ａ−Ａ’線における傾斜配線のＹ軸方向の幅について検討する。この斜辺部には、配線を屈曲して配置しているため、配線が屈曲した分だけＹ軸方向の幅が大きくなる。例えば、Ｘ軸に対する傾斜角をθとし、斜辺部の線幅をＷ１とすると、斜辺部のＹ軸方向の幅は、Ｗ１／ｃｏｓθとなる。例えば、θが６０度の場合だと、斜辺部のＹ軸方向の幅は、幅の２倍となる。このように、斜辺部のＹ軸方向の幅は、幅の１／ｃｏｓθ倍の影響を受けるので、斜辺部のＹ軸方向の幅を小さくするのは非常に重要である。
【００８７】
斜辺部の幅を小さくするには、斜辺部に構造物を極力配置しないのが好ましい。例えば、斜辺部に画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴを配置すると、その分だけ幅が増大し、１／ｃｏｓθ倍でＹ軸方向の幅が増大してしまう。このため、斜辺部に構造物を配置することは好ましくない。しかし前述のように、斜辺部には少なくとも１本のゲート線Ｇを配置する必要がある。
【００８８】
最後に、Ｂ−Ｂ’線における上底部のＹ軸方向の幅について検討する。前述のように、下底部及び斜辺部には画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと蓄積容量電極ＣＳ２を配置できなかったため、この上底部に配置する必要がある。そして、上底部のＹ軸方向の幅を低減するような配置が重要となる。図３に示すように明らかであるが、上底部において最もＹ軸方向の幅を有する構造物は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴである。また、蓄積容量電極ＣＳ２と画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ショートしないように間隔をおいて配置する必要がある。そこで本発明では、相互に異なるサブ画素に接続した２つの画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの間に共通の蓄積容量電極ＣＳ２を設けて上底部のＹ軸方向の幅を低減した。
【００８９】
Ａ−Ａ’線における縦開口率Ａ、及びＢ−Ｂ’線における縦開口率Ｂは、図６に示す距離を基にすると、以下の数式で示される。
［数４］
Ａ＝（Ｙ１＋Ｙ２−Ｗ１／ｃｏｓθ）／（Ｙ１＋Ｙ２＋２×Ｙ３）
［数５］
Ｂ＝Ｙ１／（Ｙ１＋Ｙ２＋２×Ｙ３）
【００９０】
ここで、各配線の傾斜角度は、＋Ｘ方向を０度の軸として反時計回りの方向を正として定義する。図３及び図４に示すように、ゲート線Ｇは、各サブ画素４Ｓにおいて画像分離方向と異なる方向へ傾斜している。そして蓄積容量線ＣＳは、各サブ画素４Ｓにおいて画像分離方向と異なる方向へ傾斜しており、サブ画素４Ｓに配置された片側のゲート線Ｇの傾斜角度と同じである。
【００９１】
蓄積容量線ＣＳは、サブ画素４Ｓにおいて片側のゲート線Ｇに沿って平行に配置される。隣接画素対４ＰＡＩＲの上底側が＋Ｙ方向を向いたサブ画素においては、−Ｘ側のゲート線Ｇの傾斜角度はθ１であり、＋Ｘ軸側のゲート線Ｇの傾斜角度はθ２＝−θ１となっている。また、上底側が−Ｙ方向へ向いたサブ画素においては、−Ｘ方向側のゲート線傾斜角度はθ’１＝−θ１であり、＋Ｘ方向側のゲート線傾斜角度はθ’２＝θ１となっている。
【００９２】
ゲート線Ｇは、Ｘ軸方向に隣接するサブ画素間の境界に配線されており、ゲート線Ｇの斜辺部の近傍では、隣接するサブ画素間の画素電極端が近接している。そのため、ゲート線Ｇの斜辺部の近傍では、画素電極４ＰＩＸとゲート線Ｇによって発生する電界の影響により液晶分子の配向が乱れてディスクリネーションが発生しやすく、バックライトからの光り漏れによってコントラスト低下するおそれがある。特に、画像分離手段を備えた立体表示素子においては、サブ画素内の局所的な光り漏れが拡大され、輝度ムラが発生することにより表示品質が低下するおそれがある。従って、ゲート線Ｇの斜辺部の近傍には光り漏れを低減するための遮光層を設けることが望ましい。本実施形態では、図５及び図６に示すように、ゲート線Ｇの上層を対向基板２ｂ上に設けたブラックマトリクス６０で覆って遮光している。ＴＦＴ基板２ａ側の配線による斜辺部の傾斜角度と、ブラックマトリクス６０の斜辺部の傾斜角度は、等しく配置されることが望ましい。ブラックマトリクス６０は、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂの重ね合わせずれマージンを見込む分だけ幅広に設けることが望ましい。
【００９３】
また、ブラックマトリクス６０の代わりにＴＦＴ基板２ａ側に設けられる配線材料を適用して遮光してもよい。ＴＦＴ基板２ａ側に遮光部を設ける場合は、基板上に高精度にパターン形成できるため、遮光層の線幅を小さくすることができ、開口率を向上することができる。特に、遮光層の線幅を小さくすることにより、左右分離画像の境界に発生する３Ｄモアレを低減することができ、立体画像の表示品質を向上することができる。
【００９４】
また、ゲート線Ｇの斜辺部は、ブラックマトリクス６０で覆われているため、縦開口率はＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとの重ね合わせ精度の影響を受けて変動する可能性がある。重ね合わせ精度に起因して発生する縦開口率の変動は１０％以内におさまるように設計することが望ましい。
【００９５】
また、所望のサブ画素において開口率を大きくするためには、略台形画素の上底部の遮光部のＹ軸方向の幅Ｙ２を台形開口のＹ軸方向の幅Ｙ１より小さくすることが望ましい。これにより、以下の関係式が成り立つ。
［数６］
Ｙ１＞Ｙ２
【００９６】
ゲート線Ｇは、表示単位４Ｕの中央部に配置されており、左右画像の分離性能に大きく関わる。特に、ゲート線Ｇの傾斜角度が大きくなると、左右のサブ画素の画像が混じりあう領域Ｘ３が大きくなり、３Ｄクロストークが大きくなるため、ゲート線Ｇの傾斜角度は大きくできない。特に、図６に示すように、左右の画像が交じり合う領域の幅Ｘ３の領域に含まれる開口領域は、画素開口率の１０％以下となっていることが望ましい。
【００９７】
また、３Ｄクロストークを低減するためには、下記の関係式が成り立つことが望ましい。
［数７］
Ｘ１＞Ｘ２
【００９８】
更に、３Ｄクロストークを小さくし、かつ開口率を大きくするためにはＸ１を大きくすることが望ましく、以下の関係式が成り立つようにすることが望ましい。
［数８］
Ｘ１＞（２×Ｘ２）＞Ｘ３
【００９９】
なお、一般的に蓄積容量電極ＣＳ２を画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの近傍に配置することが、蓄積容量４ＣＳを形成する上で最も効率が高い。これは、蓄積容量４ＣＳが、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのドレイン電極に接続された電極と、蓄積容量線ＣＳに接続された電極との間で形成されることから明らかである。特に、本実施形態では、隣接画素対４ＰＡＩＲの各サブ画素４Ｓを制御する画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの間に蓄積容量電極ＣＳ２を設けており、また、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて、共通の蓄積容量電極ＣＳ２を適用することによって、蓄積容量４ＣＳを形成するための領域を効率的に配置し、開口率向上を図っている。
【０１００】
そして、略台形画素の上底部における画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、Ｙ軸方向で隣接するサブ画素の＋Ｙ側のサブ画素と−Ｙ側のサブ画素とをそれぞれ制御するため、蓄積容量電極ＣＳ２とデータ線Ｄとの交差部分においては、データ線Ｄが画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置されている。図３に示すように、蓄積容量電極ＣＳ２の上層において傾斜したデータ線Ｄは、画像分離方向とのなす角度θＤ２で配置され、隣接画素対４ＰＡＩＲを駆動するための画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと接続している。蓄積容量電極ＣＳ２の上層に配置されたデータ線Ｄは、画像分離方向と異なる方向へ傾斜配置することにより、無駄なスペースを削減した上で、蓄積容量ＣＳ２などのスペースとして活用することができる。
【０１０１】
また、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのシリコン薄膜部は、データ線Ｄと積層して配置される。データ線Ｄは、シリコン薄膜部の上層で画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置される。シリコン薄膜部の上層におけるデータ線ＤとＸ軸方向とのなす角度は、θＤ１となる。
【０１０２】
略台形画素の上底部において、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、データ線Ｄ、及びコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２に注目すると、その関係は蓄積容量電極ＣＳ２上に配置されたデータ線Ｄの中心部の点を中心に、点対称の配置となっている。本実施形態では、このようなトランジスタ、データ線の配置によりレイアウト面積を最小限にしてサブ画素の高開口率化を図っている。
【０１０３】
なお、ＴＦＴ基板２ａ側に遮光層、及びカラーフィルタを配置してもよい。これにより、重ね合わせ精度を向上できるため、遮光層の幅を小さくでき、開口効率を大きくすることができる。また、ゲート線Ｇを覆う遮光層の幅を小さくすることにより、３Ｄモアレを低減することができ、表示品質を向上することができる。
【０１０４】
次に、上述で説明した本実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法、すなわち表示動作について説明する。本実施形態においては、画像表示装置１は、ドット反転駆動を用いて駆動される。ドット反転駆動は、図１０に示すように、データ線１本毎に各々伝送される表示データの極性が基準電位に対して反転され、かつゲート線１本毎に各々データ線を伝送される表示データの極性が反転され、かつフレーム毎に極性が反転される駆動方法である。ドット反転駆動は、１Ｈ１Ｖ反転駆動とも称される。これは、水平方向（Ｈ方向）に配列するデータ線１本毎、また垂直方向（Ｖ方向）に配列するゲート線１本毎に極性が反転しているからである。
【０１０５】
画像表示装置１は、あるフレームにおいて、ドット反転駆動の結果、図１１に示すような各サブ画素の極性を実現する。まず、ゲート線Ｇ１が選択されると、データ線Ｄ１には正極性の表示データが伝送され、画素Ｐ１１には正極性の電圧が書き込まれる。またデータ線Ｄ２には負極性の表示データが伝送される。同様に、データ線Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２には正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２には負極性の表示データが伝送される。次にゲート線Ｇ２が選択された場合には、データ線の極性が全て反転される。すなわち、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６には正極性の表示データが伝送される。以降、ゲート線Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７の選択時は、ゲート線Ｇ１の選択時と同様であり、ゲート線Ｇ４の選択時は、ゲート線Ｇ２の選択時と同様である。そして、このフレームが終了すると、次のフレームにおいては、更に極性反転が実行される。すなわち、ゲート線Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７に負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２に正極性の表示データが伝送される。また、ゲート線Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２に正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２に負極性の表示データが伝送される。
【０１０６】
右眼用画素４Ｒから構成されるサブ画素群は、２ラインドット反転（２Ｈ１Ｖドット反転）効果が得られる極性分布となっている。そして、左眼用画素４Ｌから構成されるサブ画素群も、同様である。これにより、片眼で視認される画像の極性分布は、水平方向（Ｈ方向）に配列するデータ線Ｄ２本毎、また垂直方向（Ｖ方向）に配列するゲート線Ｇ１本毎に極性が反転しているように見える。なお、本実施形態に係る極性分布の基本セットは、Ｘ軸方向４画素、Ｙ軸方向４画素の合計１６画素である。
【０１０７】
本実施形態においては、各サブ画素への表示データの書き込み時に、蓄積容量線ＣＳの電位変動を抑制することができる。これは、隣接画素対４ＰＡＩＲで共通の蓄積容量電極ＣＳ２には、連続した２つのゲート線Ｇの選択期間において、正極性の表示データが書き込みされるサブ画素だけでなく、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素が接続されているからである。これにより、蓄積容量線ＣＳの電位が片側の極性に向かって変動するのを抑制することができ、蓄積容量線ＣＳが延伸する方向へ発生するクロストークなどを低減して、高品質な画像表示を実現することができる。本実施形態に係る構成は、一般的なドット反転駆動を使用した上で、２ラインドット反転効果、各蓄積容量線ＣＳの電位変動抑制効果を実現でき、かつ台形開口の底辺部が隣接するサブ画素の極性を同じにできる。これにより、低コストで高画質表示を実現することができる。
【０１０８】
なお、ドット反転駆動における基準電位としては、画素電極に対向する共通電極の電位を挙げることができる。しかし厳密には、共通電極電位は画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのフィードスルーの影響を低減するために、ＤＣオフセットを印加することが多く、基準電位とは異なるものである。
【０１０９】
次に、本実施形態に係る画像表示装置１の構成の一例と、レンチキュラレンズ３が画像振分手段として作用するための条件について詳述する。本実施形態においては、画像振分手段は、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒが配列する第１の方向、すなわちＸ軸方向に沿って、各サブ画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分けなければならない。そこでまず、画像振分効果を最大限に発揮する場合について説明する。
【０１１０】
図１２に示すように、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒから出射された光線は、画像分離手段によって画像分離の中心軸を示す線１７を中心にして夫々の光線を左眼の観察領域と右眼の観察領域へ振り分けられる。レンチキュラレンズ３の主点、すなわち頂点とサブ画素との間の距離をＨとし、レンチキュラレンズ３の屈折率をｎとし、レンズピッチをＬとする。ここで、画像分離方向への１視点分に対応したサブ画素のピッチをＰとおく。すなわち、本実施形態では、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒの各１個のＸ軸方向へのピッチＰｘがＰとなる。各１個の左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位４Ｕの画像分離方向への配列ピッチＰｕは２Ｐとなる。
【０１１１】
また、レンチキュラレンズ３と観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離ＯＤにおけるサブ画素の拡大投影像の周期、すなわち、レンズから距離ＯＤだけ離れ、レンズと平行な仮想平面上における左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒの投影像の幅の周期を夫々ｅとする。更に、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心から、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心までの距離をＷＬとし、表示素子２の中心に位置する左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒからなる表示単位４Ｕの中心と、Ｘ軸方向における表示素子２の端に位置する表示単位４Ｕの中心との間の距離をＷＰとする。更にまた、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々α及びβとし、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更にまた、距離ＷＬと距離ＷＰとの差をＣとし、距離ＷＰの領域に含まれるサブ画素数を２ｍ個とする。
【０１１２】
シリンドリカルレンズ３ａの配列ピッチＬとサブ画素の配列ピッチＰとは、相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示素子に合わせてレンチキュラレンズを設計することが多い。このため、サブ画素の配列ピッチＰを定数として扱う。また、レンチキュラレンズ３の材料を選択することにより、屈折率ｎが決定される。これに対して、レンズと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影像の周期ｅは、所望の値を設定する。これらの値を使用して、レンズの頂点とサブ画素との間の距離Ｈ及びレンズピッチＬを決定する。スネルの法則と幾何学的関係より、下記数式９乃至１７が成立する。
［数９］
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ
［数１０］
ＯＤ×ｔａｎβ＝ｅ
［数１１］
Ｈ×ｔａｎα＝Ｐ
［数１２］
ｎ×ｓｉｎγ＝ｓｉｎδ
［数１３］
Ｈ×ｔａｎγ＝Ｃ
［数１４］
ＯＤ×ｔａｎδ＝ＷＬ
［数１５］
ＷＰ−ＷＬ＝Ｃ
［数１６］
ＷＰ＝Ｐｕ×ｍ＝２×ｍ×Ｐ
［数１７］
ＷＬ＝ｍ×Ｌ
【０１１３】
ここで、画像振分効果を最大限に発揮する場合について考える。それは、レンチキュラレンズ３の頂点とサブ画素との間の距離Ｈを、レンチキュラレンズ３の焦点距離ｆと等しく設定した場合である。これにより、下記数式１８が成立する。そして、レンズの曲率半径をｒとすると、曲率半径ｒは下記数式１９により求まる。
［数１８］
ｆ＝Ｈ
［数１９］
ｒ＝Ｈ×（ｎ−１）／ｎ
【０１１４】
上記のパラメータについてまとめると、サブ画素の配列ピッチＰは、表示素子２により決定される値であり、観察距離ＯＤ及び画素拡大投影像の周期ｅは、画像表示装置１の設定により決定される値である。屈折率ｎは、レンズ等の材質により決定される。そして、これらから導出されるレンズの配列ピッチＬ、レンズとサブ画素との距離Ｈは、各サブ画素からの光が観察面に投影される位置を決定するためのパラメータとなる。画像振分効果を変更するパラメータは、レンズの曲率半径ｒである。すなわち、レンズとサブ画素との距離Ｈが固定の場合には、レンズの曲率半径ｒを理想状態から変更すると、左右のサブ画素の像がぼやけて明確に分離しなくなる。すなわち、画像振分効果を最大限に発揮するには、分離が有効となる曲率半径ｒの範囲を求めれば良い。
【０１１５】
まず、レンズの分離作用が存在するための、曲率半径ｒの範囲の最小値を求める。図１３に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし、焦点距離ｆを高さとする三角形と、サブ画素ピッチＰを底辺とし、Ｈ−ｆを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。これより、下記数式２０が成立し、焦点距離の最小値ｆｍｉｎを求めることができる。
［数２０］
ｆｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ＋Ｐ）
【０１１６】
次に焦点距離から曲率半径ｒを求める。曲率半径ｒの最小値ｒｍｉｎは、数式１９を基に、下記数式２１のように求めることができる。
［数２１］
ｒｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ
【０１１７】
次に、曲率半径ｒの最大値を求める。図１４に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし、焦点距離ｆを高さとする三角形と、サブ画素ピッチＰを底辺とし、ｆ−Ｈを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。
【０１１８】
これより、下記数式２２が成立し、焦点距離の最大値ｆｍａｘを求めることができる。
［数２２］
ｆｍａｘ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ−Ｐ）
【０１１９】
次に焦点距離から曲率半径ｒを求める。曲率半径の最小値ｒｍａｘは、数式１９を基に、下記数式２３のように求めることができる。
［数２３］
ｒｍａｘ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【０１２０】
以上まとめると、レンズが画像振分効果を発揮するためには、レンズの曲率半径ｒが数式２１及び数式２３により示される下記数式２４の範囲に存在する必要がある。
［数２４］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【０１２１】
なお上記においては、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒとを有する２視点の立体画像表示装置について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ視点方式の画像表示装置に対して同様に適用することができる。すなわち、Ｎ視点方式では、表示単位４ＵのピッチＰｕとサブ画素のピッチＰはＰｕ＝Ｎ×Ｐの関係が成り立つ。この場合には、前述の距離ＷＰの定義において、距離ＷＰの領域に含まれるサブ画素数を、２ｍ個からＮ×ｍ個に変更すればよい。
【０１２２】
本実施形態の構成において、更なる高画質化を実現するためには、縦開口率を横方向の位置によらず、完全に一定とするのが好ましい。しかしながら、特に台形開口の斜辺部における頂点近傍では、レイアウト上の制約や遮光部の加工精度などにより、完全に縦開口率を一定にするのが難しい。そこで、本実施形態においては、図１３及び図１４に示すように、レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置することにより像をぼかし、この遮光部の加工精度に起因する影響を低減して高画質化を図ることができる。
【０１２３】
上述のように、レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置することによってぼかす領域を設定し、高画質化を図る技術を以下の説明では「デフォーカス効果」と称する。また、ぼかすことのできる有効領域についてその幅を「スポット径」と称する。本実施形態では、Ｘ軸方向へ有効にぼかすことのできる幅がスポット径ＳＰとなる。スポット径ＳＰの大きさは、レンズ焦点の位置からの距離に従って決定されるため、レンチキュラレンズシートや、対向基板２ａの偏光板１１の厚みを調整することにより設定可能である。
【０１２４】
ここで、台形斜辺のＸ軸方向における幅をＷＸ１とすると、図６より、ＷＸ１＝Ｗ１／ｓｉｎθの関係が成り立ち、台形開口の斜辺と上底との交点から斜辺と下底との交点までのＸ軸方向への長さは、２×Ｘ２である。レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置した時のサブ画素面におけるスポット径ＳＰは、ＷＸ１以上、２×Ｘ２以下の範囲にあることが好ましい。スポット径ＳＰがＷＸ１の場合は、台形開口の斜辺領域を複合してぼかせる限界であり、スポット径ＳＰは、これより大きく設定することが好ましい。そして、スポット径ＳＰが２×Ｘ２の場合は、ぼかすことができる領域を台形開口の斜辺と上底との交点、及び斜辺と下底の交点まで広げることができる。ただし、これよりぼかす領域が大きくなると、レンズの分離性能が低下していく。従って、レンズの分離性能を優先して設計する場合は、下記の数式２５又は数式２６が成立する範囲にレンズ曲率を設定することが好ましい。
［数２５］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋２×Ｘ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋ＷＸ２）／ｎ
［数２６］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−ＷＸ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−２×Ｘ２）／ｎ
【０１２５】
また、本実施形態においては、傾斜した蓄積容量線ＣＳのＸ軸方向への幅をＷＸ２とすると、図６より、ＷＸ２＝Ｗ２／ｓｉｎθ１の関係が成り立つ。蓄積容量線ＣＳと台形斜辺の交点を複合してぼかすのであれば、スポット径ＳＰは、ＷＸ１以上、２×（ＷＸ２＋Ｘ２）以下の範囲にあることが好ましい。スポット径ＳＰがＷＸ１の場合は、台形開口の斜辺領域を複合してぼかせる限界であり、スポット径ＳＰは、これより大きく設定することが好ましい。スポット径ＳＰが２×（ＷＸ２＋Ｘ２）の場合は、ぼかす領域を蓄積容量線ＣＳと遮光部が交差する位置まで広げることができる。これにより、蓄積容量線ＣＳの加工精度に起因する影響を低減して高画質化することができる。この構成は、蓄積容量線ＣＳの加工精度が画質へ及ぼす影響が大きい場合には特に有効である。ただし、これよりぼかし量が大きくなると、３Ｄクロストーク量が大きくなるので好ましくない。従って、下記の数式２７又は数式２８が成立する範囲にレンズ曲率を設定することが好ましい。
［数２７］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋２×ＷＸ２＋２×Ｘ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋ＷＸ１）／ｎ
［数２８］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−ＷＸ１）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−２×ＷＸ２−２×Ｘ２）／ｎ
【０１２６】
次に、本実施形態におけるサブ画素構造とレンズの作用について詳細を説明する。まず、本実施形態における３Ｄモアレの定義について説明する。
【０１２７】
本実施形態に係る画像表示装置１の各種の分布は、図１５（Ａ）に示すような縦開口の幅の分布、図１５（Ｂ）に示すような明るさの分布、図１６に示すような輝度分布、となる。図１６において、横軸の観察位置Ｘは、画像分離方向を示す角度であり、表示面に対して垂直な方向、すなわち＋Ｚ軸方向を０としている。縦軸の明るさＹは、相対輝度を示している。
【０１２８】
観察者位置の−Ｘ側のグラフは、右眼側に出力される画像に対応した輝度分布であり、＋Ｘ側のグラフは、左眼側に出力される画像に対応した輝度分布である。点線は、右眼用画素４Ｒ又は左眼用画素４Ｌのうち、片側のサブ画素のみに画像を出力した場合の輝度分布を示しており、実線は、両方のサブ画素に画像を表示させた場合の輝度分布である。従って、点線に示す各視点に応じた輝度分布の総和は、実線の輝度分布と等しくなる。
【０１２９】
本実施形態に係るサブ画素は、画像分離方向への縦開口率が略一定になるように設計されているが、ＴＦＴ製造プロセスやパネル製造プロセスの工程上の加工精度により設計上の値と異なって縦開口率が一定とはならず、観察者位置Ｘに対して輝度変動が生じる場合がある。特に、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂの重ね合わせがＹ軸方向へ大きくずれた場合は、ゲート線Ｇ部を遮光しているブラックマトリクス６０の影響を受けて輝度変動が生じやすい。点（Ｘ０，Ｙ０）付近に発生する輝度変動は、ゲート線Ｇの遮光部に起因して発生する。この輝度変動は、３Ｄモアレと呼ばれるものであり、本実施形態においては、以下のように定義する。
［数２９］
ＹＣ＝（ＹＬ１＋ＹＲ１）／２
［数３０］
ΔＹＣ＝（ＹＣ−Ｙ０）ＹＣ
［数３１］
ΔＹＣ／ΔＸＣ＝ΔＹＣ／（ＸＲ１−ＸＬ１）
【０１３０】
また、右眼の視認範囲ｅＲ、及び左眼の視認範囲ｅＬは以下のように定義する。
［数３２］
ｅＲ＝ＸＲ４
［数３３］
ｅＬ＝−ＸＬ４
【０１３１】
また、図６を基に、以下の関係式が成り立つ。
［数３４］
（ＸＲ３−ＸＲ１）：（ＸＬ１−ＸＲ１）＝Ｘ１：２×Ｘ２
【０１３２】
本発明者は、主観的な評価結果から輝度変動が２０％以内であれば、観察者に違和感を与えずに表示品質を保つことができることを見出した。従って、図６に示すＡ−Ａ’線に係る縦開口率は、縦開口率の変動は２０％以内におさまるように設計することが望ましく、以下の関係式が成り立つ。
［数３５］
０． ８＜（Ｙ１−Ｗ１／ｃｏｓθ）／Ｙ１＜１．２
【０１３３】
以上説明したような画像表示装置１は、サブ画素４Ｓ内のデータ線Ｄ、ゲート線Ｇ、蓄積容量電極ＣＳ２、スイッチング手段が効率良く配置されているため、開口率を向上しつつ、立体画像を高品質化することができる。
【０１３４】
また、画像表示装置１では、スイッチング素子とサブ画素４Ｓの接続関係より隣接画素対４ＰＡＩＲが駆動上の基本単位であり、隣接画素対４ＰＡＩＲの蓄積容量電極ＣＳ２は、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素４Ｓが共有する領域に電気的に接続して設けられる。このため、本実施形態に係る画像表示装置１は、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて蓄積容量電極ＣＳ２の電位変動を小さくでき、フリッカ、クロストークを低減することができる。
【０１３５】
また、本実施形態に係る画像表示装置１は、ゲート線Ｇまたは蓄積容量線ＣＳの少なくとも一部を覆うようにブラックマトリクス６０を設けることにより、製造プロセスのマージンを大きくでき、歩留りを向上することができる。また、光学手段の主軸部において発生する製造プロセス起因の輝度変動を低減し、立体画像品質を向上することができる。
【０１３６】
また、本実施形態に係る画像表示装置１は、蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続する蓄積容量線ＣＳの少なくとも一部がゲート線Ｇに近接して配置することにより、ゲート線Ｇから液晶層へ漏れる電界成分を遮蔽し、液晶分子の配向不良やディスクリネーションの発生を低減することができる。その結果、開口領域における液晶層の透過分布を均一化することができるため、所定の方向に光を振り分ける光学手段によって発生する輝度ムラを低減することができる。
【０１３７】
［第１実施形態 変形例］
本実施形態においては、理解を容易にするため、ゲート線Ｇの本数、データ線Ｄの本数は、説明に必要な数に限定した。本実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の本質には影響を与えない。
【０１３８】
また、本実施形態においては、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がローレベルとなった場合に、ソース電極とドレイン電極との間が導通状態となるものとして説明した。逆に、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がハイレベルとなった場合に導通状態となる所謂ＮＭＯＳ型の薄膜トランジスタを使用することもできる。
【０１３９】
更にまた、本実施形態において、サブ画素のコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２は、Ｘ軸方向におけるサブ画素中央から外れて配置されている。このサブ画素中央近傍は、レンズ等の画像分離手段で観察面に拡大投影されると、観察者の視点が配置される可能性が非常に高い。このサブ画素中央近傍にコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２を配置した場合、液晶分子の配向に乱れが発生し、表示に悪影響を及ぼす可能性がある。従って、サブ画素中央付近にコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２を配置すると、最も良く視認される位置において、表示画質が低下してしまう危険性が高まる。そこで、本実施形態のように、サブ画素中央近傍からコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２をずらして配置することにより、表示画質の向上が可能となる。更には、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素を点対称の関係に配置した場合でも、各コンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２のＸ軸座標が一致するのを防ぐことができる。これにより、観察面の同じ位置に複数のコンタクトホールの影響が重複してしまうのを抑制できるため、高画質化が可能となる。
【０１４０】
更にまた、本実施形態において、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素は、点対称の関係に配置されているものとして説明した。これはすなわち、隣接画素対４ＰＡＩＲのＸ軸方向における中心線に対して、この隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのＸ軸方向における位置が、相互に線対称に配置されていることを意味する。そして、本実施形態はこれに限定されるものではなく、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのＸ軸方向における位置が、非対称となるように配置されていてもよい。これにより、各サブ画素で画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの位置に変化を持たせることができ、観察面の同位置に複数の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの影響が重複して発生するのを抑制できるため、高画質化が可能となる。
【０１４１】
更にまた、本実施形態において、対向基板２ｂの内側には、対向基板２ｂとＴＦＴ基板２ａの重ねズレを考慮して遮光層としてのブラックマトリクス６０をＴＦＴ基板２ａ側のサブ画素の配線幅より大きくして設けている。すなわち、ＴＦＴ基板２ａ側の配線で構成されるサブ画素の開口部以外を覆う遮光層が形成されていてもよいものとして説明した。この遮光層は、サブ画素の開口部を少なくとも一部のみ覆っていてもよく、遮光層が形成する開口部と、サブ画素の開口部とが相似の形状であってもよい。また、遮光層が形成する開口部の方が小さくてもよい。これにより、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとの位置がずれた場合でも、開口形状の変化を抑制でき、高画質化が可能となる。
【０１４２】
更にまた、本実施形態におけるゲート線Ｇ、データ線Ｄとサブ画素との接続関係は、次のように表記することもできる。すなわち、複数のデータ線Ｄのいずれか二本に挟まれたサブ画素列は、一方のデータ線Ｄに画素スイッチを介して接続するサブ画素と他方のデータ線Ｄに画素スイッチを介して接続するサブ画素とが交互に配置され、また複数のゲート線Ｇのいずれか二本に挟まれたサブ画素行は、一方のゲート線Ｇに画素スイッチを介して接続するサブ画素と他方のゲート線Ｇに画素スイッチを介して接続するサブ画素とが交互に配置されている。なお、このように配置するためには、データ線Ｄの本数は、サブ画素列の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。同様に、ゲート線Ｇの本数も、サブ画素行の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。
【０１４３】
本実施形態に係るレンチキュラレンズ３は、レンズ面が使用者側の方向である＋Ｚ方向の面に配置された場合の構造について説明したが、これに限定されるものではなく、レンズ面が表示素子側の方向である−Ｚ方向の面に配置されていてもよい。この場合、レンズ−サブ画素間距離を小さくすることができるため、高精細化への対応で有利である。
【０１４４】
更にまた、表示単位４Ｕは正方形から構成されてもよい。なお、正方形から構成されるとは、Ｎ視点の表示単位４ＵにおけるＸ軸方向のピッチＰｕ＝Ｎ×ＰｘがＹ軸方向のピッチＰｙと同じであり、Ｐｕ＝Ｎ×Ｐｘ＝Ｐｙの関係が成り立つことを意味する。換言すれば、表示単位４Ｕが繰り返し配列される方向において、そのピッチは全て同じである。
【０１４５】
なお上述の説明は、観察面に複数個の視点を設定し、その設定した各視点に向かって表示面の全ての表示単位４Ｕから各視点用のサブ画素の光が出射する方式のものである。この方式は、ある定めた視点に向かって、該当する視点の光を集めるため、集光方式とも称される。集光方式には、上述の２視点方式の立体表示装置や、更に視点数を増やした多視点方式の立体表示装置が分類される。集光方式は、図１７に示すように概念的に表すことができる。図１７に示すように、画像分離の中心軸を示す線１７は観察者側の視点へ向けて集光するように構成され、左右の眼で夫々独立した映像を観察することができる。集光方式は、観察者の眼に入射する光線を再現して表示する点が特徴的である。本実施形態に係る画像表示装置１は、このような集光方式に対して効果的に適用することができる。
【０１４６】
更に、空間像方式や空間像再生方式、空間像再現方式、空間像形成方式などと称される方式が提案されている。これらの方式は、図１８に示すように概念的に表すことができる。空間像方式は、集光方式と異なり、特定の視点を設置しない。そして、空間の物体が発する光を再現するように表示する点が異なる。このような空間像方式には、インテグラルフォトグラフィ方式やインテグラルビデオグラフィ方式、インテグラルイメージング方式の立体表示装置が分類される。空間像方式では、任意の場所に位置する観察者は、表示面全体で同一視点用のサブ画素のみを視認することはない。しかしながら、同一視点用のサブ画素が形成する所定の幅の領域は、複数種類存在することになる。この各領域では、本実施形態に係る画像表示装置１は、前述の集光方式と同様の効果を発揮できるため、空間像方式においても本実施形態に係る画像表示装置１を有効に適用することができる。
【０１４７】
なお、本実施形態では、「視点」を「使用者が注視する表示領域上のある点（ｖｉｅｗｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）」という意味ではなく、「表示装置を視認する位置（ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）」や、「使用者の眼が位置すべき点又は領域」という意味で使用している。
【０１４８】
また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した表示素子２に偏光板１１を貼合せず、偏光板１１をレンチキュラレンズ３の側面に設けてもよい。また、偏光板１１はレンチキュラレンズ３に対して観察者側に配置してもよい。偏光板１１の配置を変更することによって、簡易的にレンズの頂点とサブ画素との間の距離Ｈを調整することができる。これにより設計の自由度を向上することができる。また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した画像分離手段は、レンチキュラレンズ３に限られることなく、透明領域と不透明領域とが交互に並んだ視差バリアを適用してもよい。視差バリアは、透明領域と不透明領域を液晶分子またはＭＥＭＳシャッタによりスイッチング可能な電気光学素子を用いてもよい。また、画像分離手段としては、液晶を用いた電気光学素子としてＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｉｎｄｅｘ）レンズを用いても、本実施形態の効果を得ることができる。
【０１４９】
また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した液晶表示素子は、ＴＮモードの液晶駆動方式に限られることなく、その他の液晶駆動モードが適用できる。液晶駆動モードの例としては、横電界モードではＩＰＳ（インプレイン・スイッチング）方式、ＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）方式、ＡＦＦＳ（アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング）方式等が挙げられる。また、垂直配向モードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ（マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント）方式、ＰＶＡ（パターンド・ヴァーティカル・アライメント）方式、ＡＳＶ（アドヴァンスト・スーパー・ヴイ）方式等が挙げられる。更に、ＯＣＢ（オプティカリー・コンペンセイティド・ベンド）方式、フィルム補償ＴＮモードの液晶表示素子も好適に使用することができる。
【０１５０】
更に、本実施形態に係る表示素子２は、電気光学素子として液晶分子を利用した液晶表示素子であるものとして説明した。表示素子２は、透過型液晶表示素子だけでなく、反射型液晶表示素子、半透過型液晶表示素子、反射領域よりも透過領域の比率が大きい微反射型液晶表示素子、透過領域よりも反射領域の比率が大きい微透過型液晶表示素子等にも適用することができる。また、表示素子２の駆動方法は、ＴＦＴ方式に好適に適用できる。ＴＦＴ方式における薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンや低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、単結晶シリコンを使用したものだけでなく、ペンタセンなどの有機物や酸化亜鉛などの酸化金属、カーボンナノチューブを使用したものにも好適に適用できる。また、本実施形態に係る表示素子２は、薄膜トランジスタの構造には依存せず、ボトムゲート型やトップゲート型、スタガ型、逆スタガ型等を好適に使用することができる。
【０１５１】
更には、表示素子２は、液晶方式以外の表示素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示素子、又はＰＡＬＣ（Ｐｌａｓｍａ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ：プラズマ・アドレス液晶）に適用することもできる。有機エレクトロルミネッセンス表示素子は、非発光領域が遮光領域の役割を果たすため、非発光領域に本実施形態における遮光部の構造を適用することにより、同様の効果を得ることができる。
【０１５２】
更にまた、本実施形態では、端末装置として携帯電話を例示したが、これに限定されず、ＰＤＡ、パーソナルＴＶ、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びノート型パーソナルコンピュータ等の各種の携帯端末装置に適用することができる。また、携帯端末装置のみならず、キャッシュディスペンサ、自動販売機、モニタ及びテレビジョン受像機等の各種の固定型の端末装置に適用することもできる。
【０１５３】
［第２実施形態］
次に、本実施形態係る画像表示装置について説明する。
【０１５４】
本実施形態に係る画像表示装置１では、図１９及び図２０に示すように、１つのゲート線Ｇの両端に蓄積容量線ＣＳがそれぞれ配置される。すなわち、サブ画素４Ｓ内では、蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続する２本の蓄積容量線ＣＳが配置されている。
【０１５５】
なお、本実施形態に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１５６】
本実施形態に係る画像表示装置１は、蓄積容量線ＣＳが２本配置されているため、片方の配線がプロセスの不具合によって断線した場合でも、他方の蓄積容量線ＣＳが蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続し、配線として機能することができる。これにより蓄積容量線ＣＳの断線による不良を低減でき、歩留りを向上することができる。
【０１５７】
また、本実施形態に係る画像表示装置１は、ゲート線Ｇの両側に蓄積容量線ＣＳを配置することにより、ゲート線Ｇからの電界漏れを遮蔽することができる。これにより、ゲート線Ｇからの電界によってサブ画素開口部で発生する配向不良やディスクリネーションを低減することができる。特にノーマリブラックモードの場合は、配向不良やディスクリネーションが光漏れとなるため、上述の構成によりコントラストを向上することができる。また、サブ画素開口部の特定の位置に発生する光り漏れは、画像分離手段によって拡大されて周期的なムラとなって見えるため、上述の構成を採用することで立体画質を向上することができる。
【０１５８】
［第３実施形態］
次に、本実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【０１５９】
本実施形態に係る画像表示装置１は、図２１に示すように、レンチキュラレンズ３のレンズ凸部３１側にゲート線Ｇが配置され、レンズ谷部３２側にゲート線Ｇと蓄積容量線ＣＳが配置される。
【０１６０】
ここで、レンズ凸部３１側の光学主軸３０を第１の主軸と称し、レンズ谷部３２側において長手方向に沿って延びる仮想線を第２の主軸と称する。図２１に示すように、表示単位４ＵのＸ軸方向における中心線Ａ−Ａ’線は、第１の主軸と略一致し、Ｘ軸方向へ相互に隣接する表示単位４Ｕ間の境界線である線分Ｆ−Ｆ’及び、線分Ｇ−Ｇ’は、第２の主軸と略一致している。
【０１６１】
レンズ凸部３１では、画像分離方向と異なる方向へ傾斜した１本のゲート線Ｇが第１の主軸をまたがるように配置され、レンズ谷部３２では、２本の蓄積容量線ＣＳとそれに挟まれたゲート線Ｇが画像分離方向と異なる方向へ傾斜し、第２の主軸をまたがるように配置される。
【０１６２】
断面図を基に説明すると、線分Ｄ−Ｄ’におけるゲート線Ｇは、図２２に示すように配置され、線分Ｅ−Ｅ’におけるゲート線Ｇは、図２３に示すように配置される。
【０１６３】
なお、本実施形態に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１６４】
図２１に示すＡ−Ａ’線は、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌの境界であり、この部分に起因して発生する３Ｄモアレは、観察者の違和感として問題となる。本実施形態に係る画像表示装置１では、第１の主軸における傾斜配線の幅を小さくできるため、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌの境界部における３Ｄモアレを効果的に抑制することができる。
【０１６５】
［第３実施形態 変形例］
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【０１６６】
本変形例に係る画像表示装置１のレンチキュラレンズ３は、図２４及び図２５に示すように、レンズ凸部３１と比べてレンズ谷部３２の加工精度が低く、レンズ谷部３２では光学分離性能が低いことを特徴とする。
【０１６７】
なお、本変形例に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１６８】
ところで、レンチキュラレンズを製造する場合、一般的に金型を用いた成型加工、フォトリソグラフィ、インクジェットなどの技術を用いることができるが、いずれの技術を用いる場合においても、隣接するシリンドリカルレンズ間の谷の部分（以下、レンズ谷部と称する）よりシリンドリカルレンズのレンズ凸部の方が所定形状を確保し易く、光学的な性能はレンズ凸部の方が高くなる。また、レンズ谷部に剥離できず残った残留物や谷部に付着した異物は、レンズ凸部に比べて、取り除くことが困難であり、レンズ谷部の光学的な分離性が低下する要因となる。さらに、第１の主軸上ではスポット径が小さく分離性能が高いが、第２の主軸上ではスポット径が大きくなるため、分離性能が低く、大きくデフォーカスされる。
【０１６９】
また、光学手段に液晶を用いた電気光学素子としてＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｉｎｄｅｘ）レンズを用いた場合においても、レンズ凸部に相当する屈折率に比べてレンズ谷部に相当する屈折率のバラつきが大きく、レンチキュラレンズの場合と同様に、レンズ谷部に相当する光学的分離性が低下する。ＧＲＩＮレンズ以外にも、レンズ効果を有する凹凸基板と液晶分子を組み合わせた液晶レンズの場合においても、凹凸基板においてレンズ谷部に相当する箇所が急峻な凸形状となるため、光学的分離性が低下する傾向にある。
【０１７０】
本変形例に係る画像表示装置１は、図２６に示すように、縦開口の幅の分布、明るさの分布を表すことができ、この分布からわかるように、レンズ凸部３１側ではレンズ主軸上の光学分離性能が高いため、３Ｄモアレと３Ｄクロストークを両立させて立体表示性能を向上することができる。
【０１７１】
本変形例では、上記した光学手段の抱える課題に対して、傾斜配線を凸部側で小さくなるように設定することにより、サブ画素４Ｓから出射された光を光学的分離性能の高いレンズ凸部３１側に割り当てることができる。これにより光を効率良く利用することができるため、透過率を向上でき、さらに３Ｄモアレを抑制して立体画質の向上をはかることができる。
【０１７２】
［第４実施形態］
次に、本実施形態に係る画像表示装置及びその駆動方法ついて説明する。
【０１７３】
本実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法は、図２７に示すように、第１実施形態と同様に、ドット反転駆動（２Ｈ１Ｖ反転駆動）である。本実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法の第１実施形態と異なる点は、表示データの伝送方法である。
【０１７４】
画像表示装置１は、あるフレームにおいて、２Ｈ１Ｖ反転駆動の結果、図２８に示すような各サブ画素の極性を実現する。まず、ゲート線Ｇ１が選択されると、データ線Ｄ１には正極性の表示データが伝送され、画素Ｐ１１には正極性の電圧が書き込まれる。またデータ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２には正極性の表示データが伝送される。次にゲート線Ｇ２が選択された場合には、データ線Ｄの極性が全て反転される。すなわち、データ線Ｄ１、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１には正極性の表示データが伝送される。以降、ゲート線Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７の選択時は、ゲート線Ｇ１の選択時と同様であり、ゲート線Ｇ４、Ｇ６の選択時は、ゲート線Ｇ２の選択時と同様である。そして、このフレームが終了すると、次のフレームにおいては、更に極性反転が実行される。すなわち、ゲート線Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７選択時においては、データ線Ｄ１，Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２に負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１に正極性の表示データが伝送される。また、ゲート線Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２に正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１に負極性の表示データが伝送される。
【０１７５】
蓄積容量線ＣＳを介して電気的に接続される蓄積容量電極ＣＳ２は、画素Ｐ１１、Ｐ３２、Ｐ３１、Ｐ５２、Ｐ５１、Ｐ７２、Ｐ７１、Ｐ９２、Ｐ９１、Ｐ１１２、Ｐ１１１、Ｐ１３２である。このサブ画素群に注目すると、ゲート線Ｇ１が選択されたときに書き込まれるサブ画素は、Ｐ１１、Ｐ３１、Ｐ５１、Ｐ７１、Ｐ９１、Ｐ１１１であり、この選択されたサブ画素の中であるフレームにおいて、正極性の表示データが書き込まれるサブ画素はＰ１１、Ｐ５１、Ｐ９１であり、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素は、Ｐ３１、Ｐ７１、Ｐ１１１である。以降、次フレーム期間では、ゲート線Ｇ１によって選択されるサブ画素は、極性が反転する。従って、あるゲート線Ｇの選択期間における各サブ画素への表示データの書きこみに着目すると、共通の蓄積容量電極ＣＳ２は、正極性の表示データが書き込みされるサブ画素だけでなく、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素が接続されており、正極性の表示データと負極性の表示データは、偏ること無く均等に書き込まれている。
【０１７６】
なお、このような電気的な接続関係は、図３及び図４に示すような、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２を任意に組み合わせて並べることにより画素配線レイアウトを構成することができる。
【０１７７】
なお、本実施形態に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１７８】
本実施形態に係る画像表示装置１は、１走査期間における各サブ画素への表示データの書き込み時に、蓄積容量線ＣＳの電位変動を抑制することができる。これは、各蓄積容量線ＣＳには、正極性の表示データが書き込みされるサブ画素だけでなく、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素が接続されているからである。これにより、蓄積容量線ＣＳの電位が片側の極性に向かって変動するのを抑制することができ、蓄積容量線ＣＳが延伸する方向へ発生するクロストーク等を低減して、高品質な表示を実現することができる。
【０１７９】
本実施形態に係る画像表示装置１の構成は、一般的なドット反転駆動を使用した上で、２ラインドット反転効果、すなわち各蓄積容量線ＣＳの電位変動抑制効果を実現でき、かつ台形開口の底辺部が隣接するサブ画素の極性を同じにできる。これにより、低コストに高画質表示を実現することができる。
【０１８０】
なお、本発明は、本発明の広義の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【０１８１】
１ 画像表示装置
２ 表示素子
２ａ ＴＦＴ基板
２ｂ 対向基板
３ レンチキュラレンズ
３ａ シリンドリカルレンズ
３０ 光学主軸
３１ レンズ凸部
３２ レンズ谷部
４Ｕ 表示単位
４Ｓ サブ画素
４Ｒ 右眼用画素
４Ｌ 左眼用画素
４Ｐ ピクセル
４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２ 隣接画素対
４ＰＩＸ 画素電極
４ＴＦＴ 画素薄膜トランジスタ
４ＣＬＣ 画素容量
４ＣＳ 蓄積容量
４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２ コンタクトホール
４ＣＯＭ 対向電極
４ＳＩ シリコン層
５ＬＣ 液晶層
６ 表示部
７ 駆動ＩＣ
８ フレキシブル基板
９ 携帯電話
１１ 偏光板
１５ バックライト
１６ 光線方向を示す線
１７ 画像分離の中心軸を示す線
５５Ｌ 左眼
５５Ｒ 右眼
６０ ブラックマトリクス
Ｇ、Ｇ１・・・Ｇ７ ゲート線
Ｄ、Ｄ１・・・Ｄ１３ データ線
ＣＳ 蓄積容量線
ＣＳ２ 蓄積容量電極
ＲＥＤ 赤色カラーフィルタ
ＧＲＥＥＮ 緑色カラーフィルタ
ＢＬＵＥ 青色カラーフィルタ
ＳＰ スポット径
１０１１ 縦方向（シリンドリカルレンズの長手方向）
１０１２ 横方向（シリンドリカルレンズの配列方向）
１００３ａ シリンドリカルレンズ
１０４１ 第１視点用画素
１０４２ 第２視点用画素
１０７０ 配線
１０７５ 開口部
１０７６ 遮光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び端末装置に関し、特に複数の視点に向けて夫々異なる画像を表示する装置、または表示画像を高画質化するための表示部の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や情報端末の発展に伴い、表示装置の小型化、高精細化が進んでいる。一方、新たな付加価値を有する表示装置として、観察者が表示装置を観察する位置により異なる画像を観察する表示装置、すなわち複数の視点に向けて夫々異なる画像を提供する表示装置や、その夫々異なる画像を視差画像とし観察者へ立体表示を提供する立体画像表示装置が注目されている。
【０００３】
複数の視点に向け夫々異なる画像を提供する方式は、夫々の視点用の画像データを合成して表示部に表示し、表示された合成画像をレンズやスリットを持つバリア（遮光板）からなる光学的な分離手段により分離し、夫々の視点へ画像を提供する方式が知られている。画像分離の原理は、スリットを有するバリア、あるいは、レンズといった光学手段を用いて、視点方向ごとに見える画素を限定することによる。画像分離手段としては、縞状の多数のスリットを有するバリアからなるパララックスバリアや、一方向にレンズ効果を有するシリンドリカルレンズを配列したレンチキュラレンズが一般に用いられる。
【０００４】
光学的な画像分離手段を用いた立体表示装置は、特殊な眼鏡を装着する必要がなく、眼鏡を装着する煩わしさがない点で携帯機器への搭載に適している。実際に液晶パネルとパララックスバリアとからなる立体表示装置を搭載した携帯が製品化されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、上記の方式、すなわち、光学的な分離手段を用いて複数の視点に向けて夫々異なる画像を提供する表示装置は、観察者の視点位置が移動し視認する画像が切り換わるとき、画像と画像の境界が暗く見える場合がある。この現象は、各視点用の画素と画素の間の非表示領域（液晶パネルで一般にブラックマトリクスと呼ばれる遮光部）が視認されることに起因する。観察者の視点移動に伴う上記の現象は、光学的な分離手段を持たない一般の表示装置では発生しない。このため、観察者は、光学的な分離手段を備えた多視点表示装置、又は立体表示装置で発生する上記の現象に、違和感、あるいは、表示品質の低下を感じることになる。
【０００６】
これは、一般的に３Ｄモアレと言われている現象である。３Ｄモアレ（３Ｄ ｍｏｉｒｅ）とは、異なる角度方向に異なる映像を表示することに起因する、周期的な輝度のムラ（色のムラを指すこともある）である。３Ｄモアレは、輝度の角度方向における変動（Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ Ａｎｇｕｌａｒ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）であり、視認位置によっては問題とならない場合もあるが、輝度の角度方向における変動が大きいと、立体視に好ましくない影響があると考えられている。
【０００７】
上記の光学的な分離手段と遮光部に起因する問題を改善するために、表示部の画素電極および遮光部の形状と配列を工夫し、表示品質の低下を抑制する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
特許文献１は、図２９に示すような表示装置を開示している。特許文献１が開示している表示装置は、横方向１０１２の任意の点において、シリンドリカルレンズ１００３ａの配列方向と垂直となる縦方向１０１１に、表示素子切断面を想定すると、遮光部（配線１０７０及び遮光部１０７６）と開口部１０７５の割合が略一定となっている。従って、観察者が画像の分離方向である横方向１０１２に視点を移動し、観察方向が変わった場合でも、視認する遮光部の割合は略一定である。すなわち、観察者が特定方向から遮光部のみを観察することはなく、表示が暗く見えることもない。つまり、遮光領域に起因する表示品質の低下を防止することができる。
【０００９】
また、特許文献１が開示するような表示装置に好適に適用可能な画素構造が提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１０】
特許文献２は、図３０に示すような画素を備える液晶表示装置を開示している。蓄積容量線ＣＳは、ゲート線Ｇの延伸方向、すなわちＸ軸方向に隣接する各画素の蓄積容量４ＣＳに接続するように配置されている。Ｘ軸方向に隣接する各画素においては、Ｙ軸方向における薄膜トランジスタの位置が異なるため、蓄積容量線ＣＳはこれらを結ぶように屈曲して配置されている。なお、蓄積容量４ＣＳは薄膜トランジスタと同様、各画素において、略台形状を有する表示領域の上底側に配置されている。これにより、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各画素の上底間に蓄積容量４ＣＳを効率的に配置することができ、開口率の更なる向上が可能となる。
【００１１】
また、特許文献２が開示する液晶表示装置において、蓄積容量線ＣＳとデータ線Ｄとの交差部分は、台形斜辺部において、蓄積容量線ＣＳとデータ線Ｄが互いに沿うように配置されている。画像分離方向、すなわちＸ軸方向に沿って配列する配線は、極力削減するのが好ましく、上述の表示装置においては、データ線Ｄのみを配列している。これにより、一層の画質の向上が可能となる。Ｙ軸方向に沿って蓄積容量線ＣＳを配列すると、画像分離手段により蓄積容量線ＣＳの像が拡大されてしまい、表示画質を著しく劣化させてしまうからである。
【００１２】
すなわち、特許文献２が開示している液晶表示装置は、画像分離方向へ延伸するゲート線Ｇと蓄積容量線ＣＳを同層で形成することにより、プロセス数を削減しつつ、画像分離手段と蓄積容量線ＣＳに起因して発生する画質低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２０８５６７号公報
【特許文献２】特開２００９−０９８３１１号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「日経エレクトロニクス、Ｎｏ．８３８号」、日本経済新聞社、２００３年１月６日、ｐ．２６−２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献２は、製造プロセス数を低減するために、走査線と容量線を同一プロセスで形成することを開示している。特に、一般的な小型表示装置は低コスト化への要求が強く、できるだけ少ないレイア数で画素アレイを構成することが求められる。
【００１６】
また、表示装置の表示部は、精細度の向上のため画素ピッチを細かくすることや、表示輝度の向上のため、表示輝度に寄与する開口部と遮光部の面積比で決まる所謂開口率を高めることが求められる。
【００１７】
しかし、ここで、画像の高精細化を考えた場合に、もともと小さな画面領域に、多くの画素を配列させることになるため、１画素のサイズをより微細化する必要が生じる。すなわち、いかに画素サイズを小さくするかが課題となる。これは、半導体の微細加工技術の進歩に伴い、より微細なサイズの画素が実現されつつある。
【００１８】
上記のように画素は高精細化される動向にあるが、光を変調させるために液晶を駆動するスイッチング素子や補助容量などの電気・電子回路は、画素の高精細化に比例して、必ずしも小さくできる訳ではない。これは、スイッチング素子や補助容量が、半導体基板やガラス基板等の基板上に微細加工技術を用いて作製されるが、半導体プロセスの制限により、実現できる細線幅に限度があるためである。また、技術的にはより微細な加工が可能であっても、設備投資等を考えると当面はコスト高となってしまう。
【００１９】
液晶表示装置は、高精細化に伴う上記の制限のため、光が遮光される領域の拡大、すなわち開口率の低下が生じ、表示装置全体の光利用効率が低下するという問題がある。画素の高精細化によって画質の向上を図ろうとすると、光利用効率が低下するというトレードオフがあり、ここに、高精細な画像を実現すると同時に、高画質、高効率な画像表示装置を実現させるという課題がある。
【００２０】
特に、小型表示装置では、高精細化に伴う上記の制限のため、１画素の面積を占める配線やコンタクトホール面積の割合が非常に大きくなり、開口率の低下が顕著である。高精細化した画素は、画素内の配線やコンタクトホール数を極力低減する必要がある。
【００２１】
また、非特許文献１が開示するように、近年では立体画像表示装置の適用範囲、用途が拡大されつつあり、その一例として、表示装置の用途によってはデータ線の延伸する方向へ画像分離する構成が考えられる。しかしながら、特許文献１が開示している画素部の開口形状、遮光形状を維持しつつ、特許文献２が開示している画素構造を上述の構成に適用しても、高開口率化・高画質化を実現することができないことを本発明者は見出した。
【００２２】
以下に詳しく説明する。前述の通り、従来ではゲート線が延伸する方向と画像分離方向とが同じ方向であるため、ゲート線と同層で形成された蓄積容量線の延伸方向は、画像分離手段と干渉しないように画像分離方向と同じ方向となるようにすることができていた。同様にして、特許文献２が開示している画素構造をデータ線が延伸する方向へ画像を分離する表示装置に適用した場合、データ線と同じ材料から成る蓄積容量線は、画像分離方向へ配線される必要がある。
【００２３】
一般的には、スイッチング素子を形成する際のプロセスによるダメージからデータ線を保護するため、データ線はゲート線より後のプロセス工程で形成されることが多い。すなわち、基板上では、ゲート線の上層にデータ線が設けられる構成が適用される。このようなゲート線上層にデータ線が設けられた構成でデータ線と蓄積容量線を同層で形成した場合、蓄積容量線は単位面積当りの比誘電率の小さい層間で蓄積容量を形成しなければならず、所定の蓄積容量を形成するためには面積を大きくとらなければならない。そのため十分な画素開口率を得ることができず、透過率が低減する。
【００２４】
また、特許文献２が開示している表示装置では、蓄積容量４ＣＳは、シリコン層４ＳＩとゲート線Ｇと同層の蓄積容量電極との間で形成する方が単位面積当りの比誘電率が大きく、蓄積容量４ＣＳの面積を削減できる。しかし、この場合は、蓄積容量電極と蓄積容量線ＣＳを接続するためのコンタクトホール４ＣＯＮＴをあらたに設ける必要があり、十分な画素開口率を得ることができないために透過率が低減する。
【００２５】
また、特許文献２が開示している表示装置に係る画素構造では、ゲート電極と同層の蓄積容量線ＣＳがスイッチング素子（ＴＦＴ）の周辺を画像分離方向へ横断するように配線されており、略台形の上底に位置する遮光部のＹ軸方向の幅は、ＴＦＴの面積に加えて蓄積容量線ＣＳの配線幅と配線スペース分が加算されることとなる。従って、この略台形の上底部におけるＹ軸方向の幅は、プロセスルールの変更なしには小さくすることができず、ピッチの小さい画素では開口領域のＹ軸方向の幅に対して略台形の上底部を覆う遮光部の幅が相対的に大きくなり、開口率が低下する。画像分離手段によって、この略台形の上程部を覆う遮光部の像が拡大されると、視認者には表示部における粒状や縞状の明暗として視認されるため表示品質が低下する。
【００２６】
なお、本明細書では、上述したように、異なる角度方向に異なる映像を表示することに起因する、周期的な輝度のムラ（色のムラを指すこともある）、特に、輝度の角度方向における変動 （Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ Ａｎｇｕｌａｒ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）、を「３Ｄモアレ」と定義する。また、ある１つの視点映像に対する、他の視点映像の混入、漏れを「３Ｄクロストーク」と定義する。
【００２７】
一般的には、互いの異なる周期をもった構造物が干渉して発生する縞模様は「モアレ縞」と称される。モアレ縞は構造物の周期性やピッチに依存して発生する干渉縞であり、３Ｄモアレは画像分離手段の結像性に起因して発生する輝度ムラであるため、本明細書においては、３Ｄモアレとモアレ縞は区別して適用する。
【００２８】
３Ｄモアレは視認位置によっては問題とならない場合もあるが、輝度の角度方向における変動が大きいと、立体視に好ましくない影響があると考えられるため、輝度変動を所定値以下とすることが望ましい。
【００２９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高開口率と輝度均一性を実現し、画像品質を向上することができる画像表示装置、画像表示装置の駆動方法及び端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る画像表示装置は、
第１視点用の画像を表示する第１のサブ画素と第２視点用の画像を表示する第２のサブ画素とを少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示素子と、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素から出射した光を第１の方向に振り分ける光学手段と、を備え、
前記光学手段は、前記第１の方向と直交する第２の方向と平行な光学主軸を有し、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素は、それぞれ、画像を表示するための表示信号を伝送するスイッチング手段と、容量を形成する蓄積容量電極と、を有し、
前記表示素子は、前記第２の方向に配列した前記表示信号を供給するデータ線と、前記第１の方向に配列した前記スイッチング手段を制御するゲート線と、前記第２の方向に配列した前記蓄積容量電極を前記第２の方向へ電気的に接続させる蓄積容量線と、を有し、
同一の前記データ線と対向して配置されるサブ画素対が有する一方の前記スイッチング手段は、前記データ線と前記ゲート線に接続され、前記サブ画素対の他方の前記スイッチング手段は、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記データ線と同一の前記データ線と、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記ゲート線とは異なる前記ゲート線に接続され、
前記サブ画素対がそれぞれ有する前記スイッチング手段が構成する電極と前記蓄積容量電極は、前記サブ画素対で電気的に共通に接続され、
前記ゲート線と前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記光学主軸と交差するように前記第２の方向と異なる方向に傾斜して配置され、
前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記ゲート線に沿って配置される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、高開口率と輝度均一性を実現し、画像品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置のブラックマトリクスを示す平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る表示素子を示す平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を搭載した携帯機器を示す斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を搭載した携帯機器を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置においてデータ線に入力するドット反転駆動の極性を示す表である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置における各サブ画素の極性を示す模式図である。
【図１２】レンチキュラレンズを使用した場合の光学モデルを示す断面図である。
【図１３】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため曲率半径最小時を示した光学モデル図である。
【図１４】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため曲率半径最大時を示した光学モデル図である。
【図１５】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るサブ画素における縦開口幅の分布、（Ｂ）は明るさの分布を示す模式図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置における輝度分布の一例を示すグラフである。
【図１７】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の集光状態を示す概念図である。
【図１８】空間像方式を適用した立体画像表示装置を示す概念図である。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図２２】本発明の第３実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図２３】本発明の第３実施形態に係るサブ画素における傾斜配線の断面図である。
【図２４】本発明の第３実施形態の変形例に係る画像表示装置のサブ画素を示す平面図である。
【図２５】本発明の第３実施形態の変形例に係る画像表示装置のブラックマトリクスを示す平面図である。
【図２６】（Ａ）本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の縦開口の幅を示す分布、（Ｂ）は明るさの分布を示す模式図である。
【図２７】本発明の第４実施形態に係る画像表示装置においてデータ線に入力する反転駆動の極性を示す表である。
【図２８】本発明の第４実施形態に係る画像表示装置における各サブ画素の極性を示す模式図である。
【図２９】従来の立体画像表示装置における表示素子を示す平面図である。
【図３０】従来の立体画像表示装置における表示素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
本実施形態に係る画像表示装置及び画像表示装置に搭載される表示素子、及びその駆動方法について説明する。
【００３５】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る画像表示装置１は、表示素子２、レンチキュラレンズ３、バックライト１５から構成される。表示素子２は、電気光学素子として液晶分子を利用した液晶表示パネルである。レンチキュラレンズ３は、表示素子２の表示面側、すなわち使用者側に配置される。バックライト１５は表示素子２の背面側に配置される。
【００３６】
図１に示すように、表示素子２の表示部には、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’がマトリクス状に並べられている。表示単位４Ｕは、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒから構成され、表示単位４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’についても同様である。すなわち、表示素子２は、左眼用の画像を表示するサブ画素と右眼用の画像を表示するサブ画素を備えた視点数２からなる立体表示用の液晶表示パネルである。以下の説明において、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’を構成する１つの画素について説明する場合は、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒを区別することなく、「サブ画素」と称する。すなわち、表示単位４Ｕは、相互に隣接する２つのサブ画素４Ｓから構成されると表現することができる。図３、図４に示すように、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’は、ＴＦＴ基板２ａのレイアウト構造が夫々異なるが、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒを備える点は同様であるため、共通の構造について説明する場合、総じて表示単位４Ｕと称する。なお、以下の説明において、「表示部」は、表示素子２の画面領域の全体のことを意味し、「表示領域」は、サブ画素４Ｓの開口部を意味するものとして区別して使用する。
【００３７】
図２に示すレンチキュラレンズ３は、多数のシリンドリカルレンズ３ａが一次元配列したレンズアレイである。シリンドリカルレンズ３ａは、かまぼこ状の凸部を有する一次元レンズである。その延伸方向、すなわち長手方向は、表示面内において配列方向と直交する方向となっている。シリンドリカルレンズ３ａは、延伸方向にはレンズ効果を持たず、その直交方向である配列方向にのみレンズ効果を有する。これにより、レンチキュラレンズ３はシリンドリカルレンズ３ａの配列方向にのみレンズ効果を有する一次元レンズアレイとなっている。そして、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向は、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向となっている。なお、シリンドリカルレンズ３ａは、前述の表示単位４Ｕと対応して配置されている。
【００３８】
シリンドリカルレンズ３ａは、前述のように、その延伸方向と直交する方向にのみレンズ効果を有する。そして、本実施形態では、このレンズ効果を有する方向が、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向と一致している。この結果、シリンドリカルレンズ３ａは、左眼用画素４Ｌの光と右眼用画素４Ｒの光を異なる方向に分離可能な光線分離手段として作用する。これにより、レンチキュラレンズ３は、各表示単位４Ｕの左眼用画素４Ｌが表示する画像と、各表示単位４Ｕの右眼用画素４Ｒが表示する画像を、異なる方向に分離することができる。すなわち、レンチキュラレンズ３は、画像分離手段、または画像振分手段として作用する光学部材である。なお、シリンドリカルレンズ３ａの焦点距離は、シリンドリカルレンズ３ａの主点、すなわちレンズの頂点と、サブ画素面、すなわち左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒが配置された面との間の距離に設定されている。
【００３９】
なお、以下の説明においては、便宜上、以下のようにＸＹＺ直交座標系を設定する。左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向において、右眼用画素４Ｒから左眼用画素４Ｌに向かう方向を＋Ｘ方向とし、その反対方向を−Ｘ方向とする。＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を総称してＸ軸方向という。また、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向をＹ軸方向とする。更に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向とし、このＺ軸方向のうち、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒが配置された面からレンチキュラレンズ３に向かう方向を＋Ｚ方向とし、その反対方向を−Ｚ方向とする。＋Ｚ方向は前方、すなわち、使用者に向かう方向であり、使用者は、表示素子２の＋Ｚ側の面を視認することになる。そして、＋Ｙ方向は、右手座標系が成立する方向とする。すなわち、人の右手の親指を＋Ｘ方向、人差指を＋Ｙ方向に向けたとき、中指は＋Ｚ方向を向くようにする。なお、以下の図面において、原点記号にバツ印を付している場合、図面手前から奥に向かう方向が正の方向であることを意味し、原点記号に黒丸を付している場合、図面奥から手前に向かう方向が正の方向であることを意味している。
【００４０】
上述の如くＸＹＺ直交座標系を設定すると、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向はＸ軸方向となり、左眼用の画像と右眼用の画像は、Ｘ軸方向に沿って分離されることになる。また、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位４ＵがＹ軸方向に一列に配列される。Ｘ軸方向における表示単位４Ｕの配列周期は、シリンドリカルレンズ３ａの配列周期と略等しくなっている。一つのシリンドリカルレンズ３ａには、Ｙ軸方向に配列した表示単位４Ｕの列が対応して配置されている。
【００４１】
図１１に示すように、本実施形態では、１ピクセル４ＰはＹ軸方向に配列した３つの表示単位４Ｕから構成され、各表示単位４Ｕは、赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）に配色されている。カラーフィルタは、赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）の各色がＸ軸方向へ延伸しており、Ｙ軸方向へ赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）がストライプ状に繰り返し配列している。なお、配色の順序はこれに限定されない。また、配色の種類は、これに限定されることなく、３色以上から構成されていてもよい。本実施形態では、カラーフィルタ及びブラックマトリクスは、対向基板２ｂの液晶層５ＬＣ側の面に設けられている。
【００４２】
図２に示すように、表示素子２は、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとが微小な間隙を設定して配置されており、この間隙に液晶層５ＬＣが配置されている。液晶層５ＬＣは、例えば、透過型のＴＮモードとなるように構成されているが、これに限定されず、他の液晶モードを適用しても良い。ＴＦＴ基板２ａは、表示素子２の−Ｚ方向側に配置され、対向基板２ｂは＋Ｚ方向側に配置されている。すなわち、対向基板２ｂの更に＋Ｚ方向側にレンチキュラレンズ３が配置されている。また、ＴＦＴ基板２ａの＋Ｚ側、及び対向基板２ｂの−Ｚ側には偏光板１１が貼合されている。
【００４３】
表示素子２は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を有するアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。薄膜トランジスタは、各サブ画素に表示信号を伝送するためのスイッチとして作用し、このスイッチを操作するのは、各スイッチのゲートに接続されたゲート線を流れるゲート信号である。本実施形態においては、ＴＦＴ基板２ａの液晶層５ＬＣ側の面（＋Ｚ方向側の面）に、列方向（Ｙ軸方向）に延伸するゲート線Ｇ１乃至Ｇ７が配置されている。なおゲート線Ｇ１乃至Ｇ７を総じてゲート線Ｇと称する。更に、ＴＦＴ基板２ａの同じ面には、行方向（Ｘ軸方向）に延伸するデータ線Ｄ１乃至Ｄ１３が配置されている。データ線Ｄ１乃至Ｄ１３を総じてデータ線Ｄと称する。なお、データ線Ｄは、薄膜トランジスタに表示データ信号を供給する役割を果たす。
【００４４】
本実施形態では、ゲート線Ｇは、屈曲しているものの、複数回の屈曲を経てＹ軸方向に延伸しており、Ｘ軸方向に複数配列している。また、データ線Ｄは、屈曲しているものの、複数回の屈曲を経てＸ軸方向に延伸しており、Ｙ軸方向に複数配列している。そして、ゲート線Ｇとデータ線Ｄの交点近傍に、サブ画素４Ｓ（左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒ）が配置されている。
【００４５】
特に、図１においては、サブ画素４Ｓのゲート線Ｇ及びデータ線Ｄとの接続関係を明確にするため、例えば、データ線Ｄ３とゲート線Ｇ２に接続されたサブ画素４ＳをＰ３２と表記している。すなわち、Ｐの次の数字がデータ線Ｄの後の数字であり、更にその次の数字がゲート線Ｇの後の数字である。
【００４６】
サブ画素４Ｓには、図３及び図４に示すように、画素電極４ＰＩＸ、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、蓄積容量電極ＣＳ２が配置されている。蓄積容量電極ＣＳ２は、蓄積容量線ＣＳと同層で形成され、蓄積容量線ＣＳと電気的に接続されている。蓄積容量４ＣＳは、主に蓄積容量電極ＣＳ２とシリコン層４ＳＩから構成される電極との間で絶縁膜を介して形成される。画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ＭＯＳ型の薄膜トランジスタであり、ソース電極又はドレイン電極の一方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続され、他方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２を介して画素電極４ＰＩＸに接続される。従って、画素電極４ＰＩＸは、シリコン層４ＳＩから構成された電極と電気的に接続され、共通の電位となる。本実施形態では、画素電極４ＰＩＸが接続された方の電極をソース電極、信号線に接続された方の電極をドレイン電極と称する。そして、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのゲート電極は、ゲート線Ｇに接続される。更に、対向基板の液晶層５ＬＣ側には、対向電極４ＣＯＭが形成され、画素電極４ＰＩＸとの間で画素容量４ＣＬＣが形成される。
【００４７】
なお、図３及び図４では、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１は灰色塗り、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２は黒塗りで示し、画素電極４ＰＩＸは点線で、またシリコン層４ＳＩは太線で、夫々の形状を示している。
【００４８】
なお、図１では、各サブ画素４Ｓのゲート線Ｇ及びデータ線Ｄに対する接続関係を示すため、図３に示す画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ及び画素電極４ＰＩＸを抽出して示している。また、図３及び図４では、各構成要素の大きさや縮尺は、図の視認性を確保するため、適宜変更して記載している。
【００４９】
図１に示すように、本明細書では、相互に隣接するゲート線Ｇとデータ線Ｄで囲まれた領域がサブ画素４Ｓに対応する画素領域である。このサブ画素４Ｓ内に開口部が設けられる。
【００５０】
１ピクセルは、Ｙ軸方向へ並ぶ３つの表示単位４Ｕから構成され、３行×２列のサブ画素４Ｓからなる正方形で構成される。従って、サブ画素４ＳのＸ軸方向のピッチＰｘ、サブ画素４ＳのＹ軸方向のピッチＰｙとすると、１ピクセルのピッチＰｕは、３×Ｐｙ、または２×Ｐｘであり、以下の関係が成り立つ。
［数１］
Ｐｕ＝２×Ｐｘ＝３×Ｐｙ
【００５１】
ブラックマトリクス６０は、図５に示すように、対向基板２ｂの液晶層５ＬＣ側に、サブ画素４Ｓの開口部以外を覆う遮光部として設けられる。また、図６に示すように、ブラックマトリクス６０は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、及びゲート線Ｇ、データ線Ｄを覆っており、略台形状に開口している。本明細書では遮光部以外の領域を開口部と定義する。すなわち、本実施形態においては、ブラックマトリクス６０以外の領域が開口部である。また、本明細書では、「遮光部」という表現を使用するが、これは特にこのブラックマトリクス６０に限定するものではなく、光を通さない部分を指すものである。従って、ブラックマトリクス６０は、データ線Ｄまたはゲート線Ｇ上には設けず、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと蓄積容量電極ＣＳ２のみを覆った構成であってもよく、その場合はデータ線Ｄまたはゲート線Ｇが遮光部として機能する。
【００５２】
ここで、ＸＹ平面状において、「上」または「下」という表現を使う場合、「上」または「下」の方向とは、Ｙ軸方向と平行な方向であり、「上」側が＋Ｙ方向、「下」側が−Ｙ方向である。なお、上述のように、サブ画素４Ｓは遮光部形状より実質的に台形状とみなすことができるため、説明上は「略台形画素」と称して、底辺のうち長い方を下底、短い方を上底とする。なお、開口の形状は台形に限定されず、平行四辺形や多角形、楕円形、半円形にも適用される。
【００５３】
前述の略台形画素の開口部の上底の長さは、図６に示すように、Ｘ１である。また、略台形画素の斜辺の中心点から上底との交点までのＸ軸方向への長さはＸ２であり、略台形画素の斜辺領域におけるＸ軸方向への幅は２×Ｘ２である。Ｘ軸方向に隣接するサブ画素において、略台形画素の開口部が互いに重なる領域のＸ軸方向への幅はＸ３である。また、略台形画素の開口部のＹ軸方向の開口幅はＹ１である。略台形画素の上底における遮光部のＹ軸方向への幅はＹ２であり、略台形画素の下底における遮光部のＹ軸方向への幅は２×Ｙ３である。従って、サブ画素４ＳのＸ軸方向のピッチＰｘ、及びＹ軸方向のピッチＰｙと、略台形画素と開口部の関係から以下の関係式が成り立つ。
［数２］
Ｐｘ＝Ｘ１＋２×Ｘ２
［数３］
Ｐｙ＝Ｙ１＋Ｙ２＋２×Ｙ３
【００５４】
ところで、図３及び図４に示す画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、半導体として多結晶シリコンを使用したポリシリコン薄膜トランジスタを使用している。多結晶シリコンは、一例では、微量のホウ素を含むＰ型半導体である。すなわち、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がローレベルとなった場合に、ソース電極とドレイン電極との間が導通状態となる所謂ＰＭＯＳ型の薄膜トランジスタである。
【００５５】
ポリシリコン薄膜は、一例では、ＴＦＴ基板２ａ上に酸化シリコン層を形成した後でアモルファスシリコン層を形成し、このアモルファスシリコン層を多結晶化して形成される。多結晶化する手段は、熱アニール法やレーザアニール法が用いられるが、特にエキシマレーザ等のレーザを使用したレーザアニール法は、ガラス基板の温度上昇を最小限に留めた上でシリコン層のみを加熱多結晶化することができるため、融点の低い無アルカリガラス等を使用することができる。これにより、低コスト化が可能となるため、低温ポリシリコンと称してよく用いられている。なお、このアニール工程を省くことにより、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを実現することもできる。
【００５６】
次に、シリコン層の上にゲート絶縁層としての酸化シリコン層を形成し、適宜パターニングする。この過程で、シリコン薄膜の半導体層として使用する部分以外の領域にイオンをドーピングして、導体化することが好ましい。パターニングの手法は、感光性レジストを使用する光パターニングの手法を適用することができる。一例では、感光性レジストをスピンコートした後に、ステッパ等の露光機で光を部分照射し、現像工程を経て、パターンを残す部分にのみ感光性レジストの膜を残す。その後、ドライエッチング等により感光性レジストの膜が残存しない領域のシリコン層を除去し、最後に感光性レジストの膜を剥離する。
【００５７】
次に、ゲート電極となるアモルファスシリコン層とタングステンシリサイド層を成膜し、ゲート電極等を形成する。このとき、ゲート電極が接続するゲート線や、蓄積容量電極、蓄積容量線を同様に形成してもよい。次に、酸化シリコン層と窒化シリコン層を形成し、適宜パターニングした後に、アルミニウム層とチタン層を成膜し、ソース電極及びドレイン電極を形成する。このとき、データ線を同時に形成してもよい。
【００５８】
次に窒化シリコン層を成膜し、適宜パターニングした後に、ＩＴＯ等の透明電極を成膜、パターニングすることにより、画素電極を形成する。これにより、薄膜トランジスタを有する画素構造を形成することができる。なお、この薄膜トランジスタを用いて、ゲート線やデータ線、蓄積容量線を駆動する回路を同時に形成することもできる。
【００５９】
表示素子２は、図７に示すように、長辺がＸ軸方向、短辺がＹ軸方向に沿って配置され、ランドスケープ（横長）表示に対応した表示パネルである。一例では、表示素子２の画面解像度をＷＶＧＡとし、Ｘ軸方向のピクセル数を８００個、Ｙ軸方向のピクセル数を４８０個と設定した。上述の通り、表示単位４Ｕは視点数２に対応した２つのサブ画素から構成され、１ピクセルは３つの表示単位４Ｕから構成され、各々の表示単位４Ｕは３色に配色される。このとき、表示部６に使用するデータ線及びゲート線の各々の本数は、Ｙ軸方向に配列したデータ線の本数が４８０×３＝１４４０本であり、Ｘ軸方向に配列したゲート線の本数が８００×２＝１６００本である。従って、図７に示す表示素子２は、データ線の本数がゲート線の本数より少ない構成である。
【００６０】
また、表示素子２のＴＦＴ基板２ａの短辺側に映像信号を制御するための駆動ＩＣ７が実装されている。駆動ＩＣ７の出力は、夫々、表示部６のデータ線と接続する。一般的に、駆動ＩＣ７の出力ピンピッチは、データ線のピッチより狭い。このため、駆動ＩＣ７の出力ピンから各データ線へ伸びる配線は、広がりをもつことになり、表示部６からある程度の距離をとる必要がある。表示部６から駆動ＩＣ７までの距離は、出力ピンのピッチが同じであれば、接続先のデータ線の数が少ないほど短くできる。表示部６がランドスケープの場合には、データ線を水平方向、すなわちＸ軸方向の短辺側へ配置する方が、垂直方向の長辺側へ配置するより、データ線の本数を少なくできる。従って、データ線を水平方向に配置することにより、額縁を小さくすることができる。また、データ線の本数を少なくすることにより、必要な駆動ＩＣ７の数を削減して低コスト化でき、さらに駆動ＩＣ７の負荷を低減することができる。また、駆動ＩＣ７には、データ信号のマルチプレクサ回路を搭載し、ＴＦＴ基板２ａには、駆動ＩＣ７から出力されたデータ信号をマルチプレクサ回路の動作に応じて時分割で振り分けることが可能なスイッチング回路を設けてもよい。これにより、駆動ＩＣ７から出力される接続するデータ信号の配線数をさらに少なくすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、ゲート線を順次走査するためのゲートドライバ回路は、ＴＦＴ基板２ａ上に薄膜トランジスタと同時に形成される。これにより、表示素子２の長辺側の額縁幅を小さくすることができる。また、短辺側への駆動ＩＣ７を配置し、かつ、長辺側へのゲートドライバ回路を集積することにより、表示素子２の各片の額縁を小さくすることができる。狭額縁化により表示素子２のサイズを小さくすることができるため、１枚のマザー基板から得られる表示素子２の取り数を増やすことができ、低コスト化することができる。さらに、サブ画素とゲートドライバ回路をＴＦＴ基板２ａ上へ一体形成することにより、ドライバ回路の部品数を削減することができるため、低コスト化及び低消費電力化することができる。
【００６２】
また、画面解像度は上述の構成に限定されることなく、１ピクセルがＫ色に配色され、視点数Ｎからなる表示素子２において、Ｘ軸方向のピクセル数がＭｘ個、Ｙ軸方向のピクセル数がＭｙ個である画面解像度を有する表示素子２であれば、Ｎ×Ｍｘ＜Ｋ×Ｍｙの関係式が成り立つ場合に上述の効果を得ることができるのは明らかである。
【００６３】
本実施形態では、図３に示すように、ゲート線Ｇ、蓄積容量線ＣＳ及び蓄積容量電極ＣＳ２は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのゲート電極と同層で形成されている。また、シリコン層４ＳＩと蓄積容量電極ＣＳ２との間で、蓄積容量４ＣＳが形成されている。前述のように、シリコン層４ＳＩは、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続されるが、サブ画素４Ｓにおいて、画素電極４ＰＩＸ側に設けられたもう一つのコンタクトホール４ＣＯＮＴ２は、蓄積容量４ＣＳにおけるシリコン層４ＳＩと画素電極４ＰＩＸを電気的に接続するためのものである。
【００６４】
なお、本実施形態では、「隣接画素対」という表現を使用する。これは、特に、データ線Ｄを挟み配置された二つのサブ画素が、このサブ画素間に配置されたデータ線Ｄに接続された状態において使用するものとする。すなわち、隣接画素対を構成するサブ画素は、このサブ画素間に配置されたデータ線Ｄにより、映像信号のデータ電位が供給される。例えば、図３に示すように、左側のＹ軸方向へ並ぶ二つのサブ画素４Ｓが、隣接画素対４ＰＡＩＲ１を構成している。また、図４に示すように、左側のＹ軸方向へ並ぶ二つのサブ画素４Ｓが隣接画素対４ＰＡＩＲ２を構成している。以下、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２について共通の構造を説明する場合、総じて４ＰＡＩＲと称する。
【００６５】
隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素は、夫々異なるゲート線Ｇによりスイッチング動作が制御される。図３に示す左側の隣接画素対４ＰＡＩＲでは、−Ｙ方向側のサブ画素４Ｓは−Ｘ方向側に配置されたゲート線Ｇによって制御され、＋Ｙ方向側のサブ画素４Ｓは＋Ｘ方向側に配置されたゲート線Ｇによって制御される。
【００６６】
そして、データ線Ｄの延伸方向、すなわちＸ軸方向に隣り合う隣接画素対４ＰＡＩＲは、共通のデータ線Ｄに接続されず、異なるデータ線Ｄに接続されている。これは、隣接画素対４ＰＡＩＲが、Ｘ軸方向においては、Ｙ軸方向にサブ画素４Ｓ一つ分だけずれた状態で隣り合っているからである。このように配置することにより、必要な配線数を最小限に抑えることができるため、開口率の向上が可能となる。
【００６７】
ここで、再度図１を参照して、本実施形態に係るサブ画素の配置関係を確認する。まず、画素Ｐ３１と画素Ｐ３２から構成される隣接画素対に着目する。理解を容易にするため、以下の説明では、このような隣接画素対の表記を（Ｐ３１、Ｐ３２）とすることにする。すると、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）に対し、＋Ｘ方向には、隣接画素対（Ｐ２３、Ｐ２２）、及び（Ｐ４２、Ｐ４３）が隣り合っている。隣接画素対（Ｐ２２、Ｐ２３）はデータ線Ｄ２を共通のデータ線としている。ここで、「共通のデータ線」という表現は、隣接画素対を構成する各サブ画素は、このサブ画素間に配置された共通のデータ線に接続されており、この共通のデータ線を通じて供給されるデータ電位が所定のタイミングでそれぞれ書き込まれることを意味する。隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）は、データ線Ｄ３を共通のデータ線とするので、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と隣接画素対（Ｐ２２、Ｐ２３）は、夫々異なるデータ線Ｄを共通のデータ線としている。なお、夫々の共通のデータ線Ｄは隣接の関係にある。
【００６８】
また、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）に対し、＋Ｘ方向には、もう１つの隣接画素対（Ｐ４２、Ｐ４３）も隣り合って配置されている。両者の隣接画素対においても同様に、夫々異なるデータ線Ｄを共通のデータ線としている。
【００６９】
更に、隣接画素対（Ｐ２３、Ｐ２２）又は隣接画素対（Ｐ４２、Ｐ４３）に対し、＋Ｘ方向には、隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）が配置されている。この隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）は、データ線Ｄ３を共通のデータ線としている点は、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と同様である。すなわち、サブ画素１列毎に、同じデータ線Ｄを共通データ線とする隣接画素対が配置されていることになる。これは、換言すれば、右眼用画素４Ｒを構成する隣接画素対に接続されたデータ線Ｄは、左眼用画素４Ｌを構成する隣接画素対には接続されないことになる。
【００７０】
画素Ｐ２２及び画素Ｐ２３から構成される隣接画素対において、共通のデータ線Ｄ２より−Ｙ方向に位置する画素Ｐ２２は、−Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ２によって制御され、データ線Ｄ２より＋Ｙ方向に位置する画素Ｐ２３は、＋Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ３によって制御される。すなわち、この隣接画素対は、各サブ画素が共通のデータ線Ｄを挟み上下に配置されるとき、＋Ｙ側のサブ画素が＋Ｘ側のゲート線Ｇに接続されていることになる。
【００７１】
一方で、画素Ｐ３１及び画素Ｐ３２から構成される隣接画素対においては、共通のデータ線Ｄ３より−Ｙ方向に位置する画素Ｐ３２は、＋Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ２に接続され、データ線Ｄ３より＋Ｙ方向に位置する画素Ｐ３１は、−Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ１に接続される。すなわち、この隣接画素対は、各サブ画素が共通のデータ線Ｄを挟み上下に配置されるとき、＋Ｙ側のサブ画素が−Ｘ側のデータ線Ｄに接続されていることになる。＋Ｙ側のサブ画素が−Ｘ側のゲート線Ｇによって制御される隣接画素対は、＋Ｘ方向に隣接するサブ画素列においては、−Ｙ方向に隣接するデータ線Ｄに対して配置されている。この結果、同種の隣接画素対は、斜め方向に配置されていることになる。また、換言すれば、本実施形態においては、＋Ｙ側のサブ画素が−Ｘ側のデータ線Ｄに接続された隣接画素対と、＋Ｙ側のサブ画素が＋Ｘ側のデータ線Ｄに接続された隣接画素対とが配置されていると表現することもできる。
【００７２】
図３に示すサブ画素のレイアウトは、例えば、図１に示す隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）とその＋Ｘ方向へ隣接した画素Ｐ２５、Ｐ４５の関係に相当する。また、図４に示すサブ画素のレイアウトは、例えば、図１に示す隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と、サブ画素Ｐ２２、Ｐ４２の関係に相当する。本実施形態の表示素子２におけるＴＦＴ基板２ａの画素アレイは、図３及び図４に示すサブ画素をそれぞれＸ方向とＹ方向へ交互に敷き詰めることにより構成されている。
【００７３】
また、各サブ画素における表示領域、すなわち表示に使用される領域は、略台形状となっている。これに伴い、画素電極４ＰＩＸの形状も、略台形状となっている。また、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２は、略台形状の表示領域を有する二つのサブ画素が、上底側を向かい合わせて配置されたものと表現することもできる。そして画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、略台形状の表示領域の上底側に配置され、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２を構成している。本実施形態では、表示領域の上底側が相互に向かい合って並ぶサブ画素４Ｓの上底間に画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴを配置することにより、高開口化を図っている。
【００７４】
また、蓄積容量線ＣＳは、ゲート線Ｇの延伸方向、すなわちＹ軸方向に隣接するサブ画素４Ｓ毎に設けられた蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続するように配置されている。なお、蓄積容量電極ＣＳ２は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと同様に、各サブ画素４Ｓにおいて、略台形状を有する表示領域の上底側に配置されている。これにより、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素の上底間に蓄積容量４ＣＳを形成する領域を効率的に配置し、開口率の更なる向上が可能となる。
【００７５】
隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２に設けられた画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、コの字型のダブルゲート構造であり、コの字の開いた方が互いに向かい合うように配置されている。そして、向かい合うように配置されたコの字型の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの間には、蓄積容量電極ＣＳ２が配置されており、この蓄積容量電極ＣＳ２と各サブ画素４Ｓに設けられたシリコン層４ＳＩとの間で、蓄積容量４ＣＳが形成される。
【００７６】
隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２における画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部は、画像分離方向、すなわちＸ軸方向と平行に配置される。このチャネル部は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの動作部であり、各サブ画素４Ｓにおいて均一性が求められる。データ線Ｄは、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル領域の上層で画像分離方向、すなわちＸ軸方向と異なる方向へ傾斜して配置している。また、データ線Ｄは、蓄積容量電極ＣＳ２上で画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置している。上述の通り、データ線Ｄは、台形上底に配置された画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ及び、蓄積容量電極ＣＳ２の上層で複数回の屈曲を経てＸ軸方向に延伸している。データ線Ｄは、台形上底部で屈曲することにより効率よく配置され、開口率を向上することができる。また、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部をＸ軸方向に平行に配置しているため、ポリシリコン薄膜をレーザアニールにより形成する場合には、エキシマレーザのスキャン方向に応じて画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部の方向を揃えることにより、トランジスタ特性を均一化することができる。
【００７７】
蓄積容量線ＣＳは、蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続しているため、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素において、蓄積容量線ＣＳの電位は共通である。前述の略台形画素は、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて、略台形画素の上底部が互いに向かい合うように接しているため、共通の蓄積容量電極ＣＳ２を設けることで無駄なスペースを削減でき、蓄積容量４ＣＳを形成する面積を効率よく確保することができる。そのため、従来よりも開口率を大きくすることができ、高透過率化を図ることができる。
【００７８】
上述のように、右眼用画素４Ｒを構成する隣接画素対４ＰＡＩＲに接続されたデータ線Ｄは、左眼用画素４Ｌを構成する隣接画素対４ＰＡＩＲには接続されないため、奇数データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３と、偶数データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２を独立して駆動することにより、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌを個別に動作させて簡易的な視差画像を表示することができる。表示素子２にレンチキュラレンズ３を設置する製造プロセスの過程で、偶数・奇数データ線Ｄ毎に信号を入力することにより、立体視認性を簡易的に検査することができ、後工程における製造上の歩留りを向上することができる。偶数ラインと奇数ラインには夫々共通の信号を一括で入力すればよく、偶数・奇数データ線Ｄ毎に入力信号を切り替えるためのスイッチは、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと同時にＴＦＴ基板２ａ上に形成すれば良い。これにより、検査装置の簡易化を図ることができる。
【００７９】
ここで、本実施形態に係る画像表示装置１は、図８及び図９に示すように、携帯電話９に搭載することができる。図８では、画像表示装置１のＸ軸方向が携帯電話９の画面の縦方向となり、画像表示装置１のＹ軸方向が携帯電話９の画面の横方向となっている。図８に示す携帯電話９の画面部分は回転軸をもったヒンジを備えており、図９に示すように、自由に可動することができる。そのため、表示画面の方向を使用環境に応じて変えることにより、画像分離方向、すなわちＸ軸方向は、視認者の両眼を結ぶ線分と略平行にして容易に立体表示を視認することができる。また、本実施形態に係る表示素子２は、上述のとおり狭額縁であることを特徴とするため、携帯機器に求められる機能性やデザイン性、操作性を制限することなく好適に携帯機器へ適用することができる。
【００８０】
次に、本実施形態に係るサブ画素構造とその効果について詳細に説明する。ここで、画像分離手段の画像分離方向（本実施形態ではＸ軸方向）と直交する方向（すなわちＹ軸方向）に延伸する線分を用いて、サブ画素を切断した際のＹ軸方向の開口幅を、Ｙ軸方向のサブ画素ピッチで除した値を縦開口率と定義する。複数視点用表示装置において、３Ｄクロストークの発生を低減して立体画像を高品質化するためには、サブ画素の縦開口率を横方向の位置によらず略一定にしつつ、縦開口率を最大にする必要がある。なお、この縦開口率を、画像分離方向に依存せず略一定にした上で、縦開口率を最大にすることが望ましい。
【００８１】
まず、ゲート線Ｇ及びデータ線Ｄの配置については、各サブ画素の周囲にゲート線Ｇ及びデータ線Ｄが配置されている方が好ましい。これにより、配線間のデッドスペースを削減して開口率の向上が可能となる。換言すれば、ゲート線Ｇ同士又はデータ線Ｄ同士が、間にサブ画素を配置することなく隣接するのは避けた方がよい。これは、同種の配線同士が隣接してしまうと、ショートを防止するため配線間に間隔を設ける必要が発生し、この間隔がデッドスペースとなって開口率が低下するからである。
【００８２】
なお、特に立体画像表示装置の場合には、少なくとも画像分離方向が画像表示装置の横方向となるように配置される。本実施形態では、Ｘ軸方向へ隣接する右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌを覆うように、Ｙ軸方向と平行な光学主軸３０を有するシリンドリカルレンズ３ａが設置される。図３、図４、及び図６に示すように光学主軸３０は表示単位４Ｕの中央部においてゲート線Ｇ及び蓄積容量線ＣＳを跨るように配置される。光学主軸３０はＡ−Ａ’線と略一致している。なお、Ａ−Ａ’線は、表示単位４ＵにおいてＸ軸方向の中心点を通りＹ軸に平行な仮想線分であり、Ｂ−Ｂ’線は、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいてＸ軸方向の中心点を通りＹ軸に平行な仮想線である。
【００８３】
また、図１７及び図１８に示すように、レンチキュラレンズ３に設けられたシリンドリカルレンズ３ａから出射される光線方向は、観察者の視点の位置に応じて設定される。画像分離の中心軸を示す線１７の方向は観察者側へ向いており、画像分離の中心軸に対して、右眼用の画像と左眼用の画像は左眼５５Ｌと右眼５５Ｒにそれぞれ振り分けられる。シリンドリカルレンズ３ａの表面は凸状に湾曲しており、Ｚ軸方向の最も高い点が頂点となる。シリンドリカルレンズ３ａの頂点に沿ってレンズ凸部の長手方向に延びる仮想の線分は、シリンドリカルレンズ３ａと表示単位４Ｕのピッチが一致する場合には光学主軸３０と成り得る。しかしながら、表示面の垂直方向からシリンドリカルレンズ３ａと表示単位４Ｕを重ねて観察した場合、本実施形態ではシリンドリカルレンズ３ａのピッチＬと表示単位４ＵのピッチＰｕが異なるため、シリンドリカルレンズ３ａの頂点が表示単位４Ｕの中心線であるＡ−Ａ’線と必ずしも一致するわけではない。これは、画像分離の中心軸を示す線１７が観察者側の一点に集まっているため、観察点から見た画像分離の中心軸が見かけ上の光学主軸３０となるためである。本明細書においては、観察者の位置から見た場合の画像分離の中心軸を光学主軸３０と定義する。図１８に示すように、表示素子２の表示部中央では、画像分離の主軸を示す線１７が表示面の垂直方向であり、表示面の垂直方向から観察した場合の光学主軸３０とＡ−Ａ’線が一致するため、図３、図４及び図６に示すように図示することができる。
【００８４】
更に、ゲート線Ｇ及び蓄積容量線ＣＳは、縦開口率を画像分離方向の位置によらず略一定にするため、配列方向から屈曲させる必要がある。ゲート線Ｇ及び蓄積容量線ＣＳは斜辺部において相互に近接して設けられ、台形斜辺の延びる方向へ沿って配置される。そして、縦開口率を限定する要因には、この屈曲した斜辺部の構造と、台形状開口における下底部の構造、及び上底間の構造等が挙げられる。より具体的には、図３、図４及び図６のＡ−Ａ’線に示すように、斜辺部を切断する縦線は、ゲート線Ｇの斜辺部と蓄積容量線ＣＳの斜辺部を覆うブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅、略台形画素の下底部に配置されたデータ線Ｄを覆うブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅が縦開口率に影響する。また、図３、図４及び図６のＢ−Ｂ’線に示すように、サブ画素４Ｓの中央部を切断する縦線は、上底部に配置された蓄積容量電極ＣＳ２と下底部に配置されたデータ線Ｄを覆うブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅が縦開口率に影響する。
【００８５】
Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線の双方に共通するのは、略台形画素の下底部に配置されたブラックマトリクス６０のＹ軸方向の遮光幅である。そこでまず、この下底部のＹ軸方向の幅を最小にするための構造を検討する。前述のように、下底部に位置する遮光部には少なくともデータ線Ｄ１本は配置する必要がある。そして、下底部のＹ軸方向の幅を最小にするためには、構造物は、このデータ線Ｄ１本に留めるのが好ましい。例えば、下底部に画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴを配置すると、その分だけ下底部のＹ軸方向の幅が増大してしまうため好ましくない。特にＡ−Ａ’線においては、下底部が重複して配置されているため、下底部のＹ軸方向の幅が増大した際の影響が非常に大きい。このため、下底部への構造物の配置は極力避けるべきである。下底部への構造物の配置を避けることで、下底部のＹ軸方向の幅を削減しつつ、かつ省プロセス化が実現できる。
【００８６】
次に、Ａ−Ａ’線における傾斜配線のＹ軸方向の幅について検討する。この斜辺部には、配線を屈曲して配置しているため、配線が屈曲した分だけＹ軸方向の幅が大きくなる。例えば、Ｘ軸に対する傾斜角をθとし、斜辺部の線幅をＷ１とすると、斜辺部のＹ軸方向の幅は、Ｗ１／ｃｏｓθとなる。例えば、θが６０度の場合だと、斜辺部のＹ軸方向の幅は、幅の２倍となる。このように、斜辺部のＹ軸方向の幅は、幅の１／ｃｏｓθ倍の影響を受けるので、斜辺部のＹ軸方向の幅を小さくするのは非常に重要である。
【００８７】
斜辺部の幅を小さくするには、斜辺部に構造物を極力配置しないのが好ましい。例えば、斜辺部に画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴを配置すると、その分だけ幅が増大し、１／ｃｏｓθ倍でＹ軸方向の幅が増大してしまう。このため、斜辺部に構造物を配置することは好ましくない。しかし前述のように、斜辺部には少なくとも１本のゲート線Ｇを配置する必要がある。
【００８８】
最後に、Ｂ−Ｂ’線における上底部のＹ軸方向の幅について検討する。前述のように、下底部及び斜辺部には画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと蓄積容量電極ＣＳ２を配置できなかったため、この上底部に配置する必要がある。そして、上底部のＹ軸方向の幅を低減するような配置が重要となる。図３に示すように明らかであるが、上底部において最もＹ軸方向の幅を有する構造物は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴである。また、蓄積容量電極ＣＳ２と画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ショートしないように間隔をおいて配置する必要がある。そこで本発明では、相互に異なるサブ画素に接続した２つの画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの間に共通の蓄積容量電極ＣＳ２を設けて上底部のＹ軸方向の幅を低減した。
【００８９】
Ａ−Ａ’線における縦開口率Ａ、及びＢ−Ｂ’線における縦開口率Ｂは、図６に示す距離を基にすると、以下の数式で示される。
［数４］
Ａ＝（Ｙ１＋Ｙ２−Ｗ１／ｃｏｓθ）／（Ｙ１＋Ｙ２＋２×Ｙ３）
［数５］
Ｂ＝Ｙ１／（Ｙ１＋Ｙ２＋２×Ｙ３）
【００９０】
ここで、各配線の傾斜角度は、＋Ｘ方向を０度の軸として反時計回りの方向を正として定義する。図３及び図４に示すように、ゲート線Ｇは、各サブ画素４Ｓにおいて画像分離方向と異なる方向へ傾斜している。そして蓄積容量線ＣＳは、各サブ画素４Ｓにおいて画像分離方向と異なる方向へ傾斜しており、サブ画素４Ｓに配置された片側のゲート線Ｇの傾斜角度と同じである。
【００９１】
蓄積容量線ＣＳは、サブ画素４Ｓにおいて片側のゲート線Ｇに沿って平行に配置される。隣接画素対４ＰＡＩＲの上底側が＋Ｙ方向を向いたサブ画素においては、−Ｘ側のゲート線Ｇの傾斜角度はθ１であり、＋Ｘ軸側のゲート線Ｇの傾斜角度はθ２＝−θ１となっている。また、上底側が−Ｙ方向へ向いたサブ画素においては、−Ｘ方向側のゲート線傾斜角度はθ’１＝−θ１であり、＋Ｘ方向側のゲート線傾斜角度はθ’２＝θ１となっている。
【００９２】
ゲート線Ｇは、Ｘ軸方向に隣接するサブ画素間の境界に配線されており、ゲート線Ｇの斜辺部の近傍では、隣接するサブ画素間の画素電極端が近接している。そのため、ゲート線Ｇの斜辺部の近傍では、画素電極４ＰＩＸとゲート線Ｇによって発生する電界の影響により液晶分子の配向が乱れてディスクリネーションが発生しやすく、バックライトからの光り漏れによってコントラスト低下するおそれがある。特に、画像分離手段を備えた立体表示素子においては、サブ画素内の局所的な光り漏れが拡大され、輝度ムラが発生することにより表示品質が低下するおそれがある。従って、ゲート線Ｇの斜辺部の近傍には光り漏れを低減するための遮光層を設けることが望ましい。本実施形態では、図５及び図６に示すように、ゲート線Ｇの上層を対向基板２ｂ上に設けたブラックマトリクス６０で覆って遮光している。ＴＦＴ基板２ａ側の配線による斜辺部の傾斜角度と、ブラックマトリクス６０の斜辺部の傾斜角度は、等しく配置されることが望ましい。ブラックマトリクス６０は、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂの重ね合わせずれマージンを見込む分だけ幅広に設けることが望ましい。
【００９３】
また、ブラックマトリクス６０の代わりにＴＦＴ基板２ａ側に設けられる配線材料を適用して遮光してもよい。ＴＦＴ基板２ａ側に遮光部を設ける場合は、基板上に高精度にパターン形成できるため、遮光層の線幅を小さくすることができ、開口率を向上することができる。特に、遮光層の線幅を小さくすることにより、左右分離画像の境界に発生する３Ｄモアレを低減することができ、立体画像の表示品質を向上することができる。
【００９４】
また、ゲート線Ｇの斜辺部は、ブラックマトリクス６０で覆われているため、縦開口率はＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとの重ね合わせ精度の影響を受けて変動する可能性がある。重ね合わせ精度に起因して発生する縦開口率の変動は１０％以内におさまるように設計することが望ましい。
【００９５】
また、所望のサブ画素において開口率を大きくするためには、略台形画素の上底部の遮光部のＹ軸方向の幅Ｙ２を台形開口のＹ軸方向の幅Ｙ１より小さくすることが望ましい。これにより、以下の関係式が成り立つ。
［数６］
Ｙ１＞Ｙ２
【００９６】
ゲート線Ｇは、表示単位４Ｕの中央部に配置されており、左右画像の分離性能に大きく関わる。特に、ゲート線Ｇの傾斜角度が大きくなると、左右のサブ画素の画像が混じりあう領域Ｘ３が大きくなり、３Ｄクロストークが大きくなるため、ゲート線Ｇの傾斜角度は大きくできない。特に、図６に示すように、左右の画像が交じり合う領域の幅Ｘ３の領域に含まれる開口領域は、画素開口率の１０％以下となっていることが望ましい。
【００９７】
また、３Ｄクロストークを低減するためには、下記の関係式が成り立つことが望ましい。
［数７］
Ｘ１＞Ｘ２
【００９８】
更に、３Ｄクロストークを小さくし、かつ開口率を大きくするためにはＸ１を大きくすることが望ましく、以下の関係式が成り立つようにすることが望ましい。
［数８］
Ｘ１＞（２×Ｘ２）＞Ｘ３
【００９９】
なお、一般的に蓄積容量電極ＣＳ２を画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの近傍に配置することが、蓄積容量４ＣＳを形成する上で最も効率が高い。これは、蓄積容量４ＣＳが、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのドレイン電極に接続された電極と、蓄積容量線ＣＳに接続された電極との間で形成されることから明らかである。特に、本実施形態では、隣接画素対４ＰＡＩＲの各サブ画素４Ｓを制御する画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの間に蓄積容量電極ＣＳ２を設けており、また、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて、共通の蓄積容量電極ＣＳ２を適用することによって、蓄積容量４ＣＳを形成するための領域を効率的に配置し、開口率向上を図っている。
【０１００】
そして、略台形画素の上底部における画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、Ｙ軸方向で隣接するサブ画素の＋Ｙ側のサブ画素と−Ｙ側のサブ画素とをそれぞれ制御するため、蓄積容量電極ＣＳ２とデータ線Ｄとの交差部分においては、データ線Ｄが画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置されている。図３に示すように、蓄積容量電極ＣＳ２の上層において傾斜したデータ線Ｄは、画像分離方向とのなす角度θＤ２で配置され、隣接画素対４ＰＡＩＲを駆動するための画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと接続している。蓄積容量電極ＣＳ２の上層に配置されたデータ線Ｄは、画像分離方向と異なる方向へ傾斜配置することにより、無駄なスペースを削減した上で、蓄積容量ＣＳ２などのスペースとして活用することができる。
【０１０１】
また、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのシリコン薄膜部は、データ線Ｄと積層して配置される。データ線Ｄは、シリコン薄膜部の上層で画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置される。シリコン薄膜部の上層におけるデータ線ＤとＸ軸方向とのなす角度は、θＤ１となる。
【０１０２】
略台形画素の上底部において、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、データ線Ｄ、及びコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２に注目すると、その関係は蓄積容量電極ＣＳ２上に配置されたデータ線Ｄの中心部の点を中心に、点対称の配置となっている。本実施形態では、このようなトランジスタ、データ線の配置によりレイアウト面積を最小限にしてサブ画素の高開口率化を図っている。
【０１０３】
なお、ＴＦＴ基板２ａ側に遮光層、及びカラーフィルタを配置してもよい。これにより、重ね合わせ精度を向上できるため、遮光層の幅を小さくでき、開口効率を大きくすることができる。また、ゲート線Ｇを覆う遮光層の幅を小さくすることにより、３Ｄモアレを低減することができ、表示品質を向上することができる。
【０１０４】
次に、上述で説明した本実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法、すなわち表示動作について説明する。本実施形態においては、画像表示装置１は、ドット反転駆動を用いて駆動される。ドット反転駆動は、図１０に示すように、データ線１本毎に各々伝送される表示データの極性が基準電位に対して反転され、かつゲート線１本毎に各々データ線を伝送される表示データの極性が反転され、かつフレーム毎に極性が反転される駆動方法である。ドット反転駆動は、１Ｈ１Ｖ反転駆動とも称される。これは、水平方向（Ｈ方向）に配列するデータ線１本毎、また垂直方向（Ｖ方向）に配列するゲート線１本毎に極性が反転しているからである。
【０１０５】
画像表示装置１は、あるフレームにおいて、ドット反転駆動の結果、図１１に示すような各サブ画素の極性を実現する。まず、ゲート線Ｇ１が選択されると、データ線Ｄ１には正極性の表示データが伝送され、画素Ｐ１１には正極性の電圧が書き込まれる。またデータ線Ｄ２には負極性の表示データが伝送される。同様に、データ線Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２には正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２には負極性の表示データが伝送される。次にゲート線Ｇ２が選択された場合には、データ線の極性が全て反転される。すなわち、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６には正極性の表示データが伝送される。以降、ゲート線Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７の選択時は、ゲート線Ｇ１の選択時と同様であり、ゲート線Ｇ４の選択時は、ゲート線Ｇ２の選択時と同様である。そして、このフレームが終了すると、次のフレームにおいては、更に極性反転が実行される。すなわち、ゲート線Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７に負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２に正極性の表示データが伝送される。また、ゲート線Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２に正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２に負極性の表示データが伝送される。
【０１０６】
右眼用画素４Ｒから構成されるサブ画素群は、２ラインドット反転（２Ｈ１Ｖドット反転）効果が得られる極性分布となっている。そして、左眼用画素４Ｌから構成されるサブ画素群も、同様である。これにより、片眼で視認される画像の極性分布は、水平方向（Ｈ方向）に配列するデータ線Ｄ２本毎、また垂直方向（Ｖ方向）に配列するゲート線Ｇ１本毎に極性が反転しているように見える。なお、本実施形態に係る極性分布の基本セットは、Ｘ軸方向４画素、Ｙ軸方向４画素の合計１６画素である。
【０１０７】
本実施形態においては、各サブ画素への表示データの書き込み時に、蓄積容量線ＣＳの電位変動を抑制することができる。これは、隣接画素対４ＰＡＩＲで共通の蓄積容量電極ＣＳ２には、連続した２つのゲート線Ｇの選択期間において、正極性の表示データが書き込みされるサブ画素だけでなく、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素が接続されているからである。これにより、蓄積容量線ＣＳの電位が片側の極性に向かって変動するのを抑制することができ、蓄積容量線ＣＳが延伸する方向へ発生するクロストークなどを低減して、高品質な画像表示を実現することができる。本実施形態に係る構成は、一般的なドット反転駆動を使用した上で、２ラインドット反転効果、各蓄積容量線ＣＳの電位変動抑制効果を実現でき、かつ台形開口の底辺部が隣接するサブ画素の極性を同じにできる。これにより、低コストで高画質表示を実現することができる。
【０１０８】
なお、ドット反転駆動における基準電位としては、画素電極に対向する共通電極の電位を挙げることができる。しかし厳密には、共通電極電位は画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのフィードスルーの影響を低減するために、ＤＣオフセットを印加することが多く、基準電位とは異なるものである。
【０１０９】
次に、本実施形態に係る画像表示装置１の構成の一例と、レンチキュラレンズ３が画像振分手段として作用するための条件について詳述する。本実施形態においては、画像振分手段は、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒが配列する第１の方向、すなわちＸ軸方向に沿って、各サブ画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分けなければならない。そこでまず、画像振分効果を最大限に発揮する場合について説明する。
【０１１０】
図１２に示すように、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒから出射された光線は、画像分離手段によって画像分離の中心軸を示す線１７を中心にして夫々の光線を左眼の観察領域と右眼の観察領域へ振り分けられる。レンチキュラレンズ３の主点、すなわち頂点とサブ画素との間の距離をＨとし、レンチキュラレンズ３の屈折率をｎとし、レンズピッチをＬとする。ここで、画像分離方向への１視点分に対応したサブ画素のピッチをＰとおく。すなわち、本実施形態では、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒの各１個のＸ軸方向へのピッチＰｘがＰとなる。各１個の左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位４Ｕの画像分離方向への配列ピッチＰｕは２Ｐとなる。
【０１１１】
また、レンチキュラレンズ３と観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離ＯＤにおけるサブ画素の拡大投影像の周期、すなわち、レンズから距離ＯＤだけ離れ、レンズと平行な仮想平面上における左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒの投影像の幅の周期を夫々ｅとする。更に、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心から、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心までの距離をＷＬとし、表示素子２の中心に位置する左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒからなる表示単位４Ｕの中心と、Ｘ軸方向における表示素子２の端に位置する表示単位４Ｕの中心との間の距離をＷＰとする。更にまた、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々α及びβとし、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更にまた、距離ＷＬと距離ＷＰとの差をＣとし、距離ＷＰの領域に含まれるサブ画素数を２ｍ個とする。
【０１１２】
シリンドリカルレンズ３ａの配列ピッチＬとサブ画素の配列ピッチＰとは、相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示素子に合わせてレンチキュラレンズを設計することが多い。このため、サブ画素の配列ピッチＰを定数として扱う。また、レンチキュラレンズ３の材料を選択することにより、屈折率ｎが決定される。これに対して、レンズと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影像の周期ｅは、所望の値を設定する。これらの値を使用して、レンズの頂点とサブ画素との間の距離Ｈ及びレンズピッチＬを決定する。スネルの法則と幾何学的関係より、下記数式９乃至１７が成立する。
［数９］
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ
［数１０］
ＯＤ×ｔａｎβ＝ｅ
［数１１］
Ｈ×ｔａｎα＝Ｐ
［数１２］
ｎ×ｓｉｎγ＝ｓｉｎδ
［数１３］
Ｈ×ｔａｎγ＝Ｃ
［数１４］
ＯＤ×ｔａｎδ＝ＷＬ
［数１５］
ＷＰ−ＷＬ＝Ｃ
［数１６］
ＷＰ＝Ｐｕ×ｍ＝２×ｍ×Ｐ
［数１７］
ＷＬ＝ｍ×Ｌ
【０１１３】
ここで、画像振分効果を最大限に発揮する場合について考える。それは、レンチキュラレンズ３の頂点とサブ画素との間の距離Ｈを、レンチキュラレンズ３の焦点距離ｆと等しく設定した場合である。これにより、下記数式１８が成立する。そして、レンズの曲率半径をｒとすると、曲率半径ｒは下記数式１９により求まる。
［数１８］
ｆ＝Ｈ
［数１９］
ｒ＝Ｈ×（ｎ−１）／ｎ
【０１１４】
上記のパラメータについてまとめると、サブ画素の配列ピッチＰは、表示素子２により決定される値であり、観察距離ＯＤ及び画素拡大投影像の周期ｅは、画像表示装置１の設定により決定される値である。屈折率ｎは、レンズ等の材質により決定される。そして、これらから導出されるレンズの配列ピッチＬ、レンズとサブ画素との距離Ｈは、各サブ画素からの光が観察面に投影される位置を決定するためのパラメータとなる。画像振分効果を変更するパラメータは、レンズの曲率半径ｒである。すなわち、レンズとサブ画素との距離Ｈが固定の場合には、レンズの曲率半径ｒを理想状態から変更すると、左右のサブ画素の像がぼやけて明確に分離しなくなる。すなわち、画像振分効果を最大限に発揮するには、分離が有効となる曲率半径ｒの範囲を求めれば良い。
【０１１５】
まず、レンズの分離作用が存在するための、曲率半径ｒの範囲の最小値を求める。図１３に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし、焦点距離ｆを高さとする三角形と、サブ画素ピッチＰを底辺とし、Ｈ−ｆを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。これより、下記数式２０が成立し、焦点距離の最小値ｆｍｉｎを求めることができる。
［数２０］
ｆｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ＋Ｐ）
【０１１６】
次に焦点距離から曲率半径ｒを求める。曲率半径ｒの最小値ｒｍｉｎは、数式１９を基に、下記数式２１のように求めることができる。
［数２１］
ｒｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ
【０１１７】
次に、曲率半径ｒの最大値を求める。図１４に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし、焦点距離ｆを高さとする三角形と、サブ画素ピッチＰを底辺とし、ｆ−Ｈを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。
【０１１８】
これより、下記数式２２が成立し、焦点距離の最大値ｆｍａｘを求めることができる。
［数２２］
ｆｍａｘ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ−Ｐ）
【０１１９】
次に焦点距離から曲率半径ｒを求める。曲率半径の最小値ｒｍａｘは、数式１９を基に、下記数式２３のように求めることができる。
［数２３］
ｒｍａｘ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【０１２０】
以上まとめると、レンズが画像振分効果を発揮するためには、レンズの曲率半径ｒが数式２１及び数式２３により示される下記数式２４の範囲に存在する必要がある。
［数２４］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【０１２１】
なお上記においては、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒとを有する２視点の立体画像表示装置について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ視点方式の画像表示装置に対して同様に適用することができる。すなわち、Ｎ視点方式では、表示単位４ＵのピッチＰｕとサブ画素のピッチＰはＰｕ＝Ｎ×Ｐの関係が成り立つ。この場合には、前述の距離ＷＰの定義において、距離ＷＰの領域に含まれるサブ画素数を、２ｍ個からＮ×ｍ個に変更すればよい。
【０１２２】
本実施形態の構成において、更なる高画質化を実現するためには、縦開口率を横方向の位置によらず、完全に一定とするのが好ましい。しかしながら、特に台形開口の斜辺部における頂点近傍では、レイアウト上の制約や遮光部の加工精度などにより、完全に縦開口率を一定にするのが難しい。そこで、本実施形態においては、図１３及び図１４に示すように、レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置することにより像をぼかし、この遮光部の加工精度に起因する影響を低減して高画質化を図ることができる。
【０１２３】
上述のように、レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置することによってぼかす領域を設定し、高画質化を図る技術を以下の説明では「デフォーカス効果」と称する。また、ぼかすことのできる有効領域についてその幅を「スポット径」と称する。本実施形態では、Ｘ軸方向へ有効にぼかすことのできる幅がスポット径ＳＰとなる。スポット径ＳＰの大きさは、レンズ焦点の位置からの距離に従って決定されるため、レンチキュラレンズシートや、対向基板２ａの偏光板１１の厚みを調整することにより設定可能である。
【０１２４】
ここで、台形斜辺のＸ軸方向における幅をＷＸ１とすると、図６より、ＷＸ１＝Ｗ１／ｓｉｎθの関係が成り立ち、台形開口の斜辺と上底との交点から斜辺と下底との交点までのＸ軸方向への長さは、２×Ｘ２である。レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置した時のサブ画素面におけるスポット径ＳＰは、ＷＸ１以上、２×Ｘ２以下の範囲にあることが好ましい。スポット径ＳＰがＷＸ１の場合は、台形開口の斜辺領域を複合してぼかせる限界であり、スポット径ＳＰは、これより大きく設定することが好ましい。そして、スポット径ＳＰが２×Ｘ２の場合は、ぼかすことができる領域を台形開口の斜辺と上底との交点、及び斜辺と下底の交点まで広げることができる。ただし、これよりぼかす領域が大きくなると、レンズの分離性能が低下していく。従って、レンズの分離性能を優先して設計する場合は、下記の数式２５又は数式２６が成立する範囲にレンズ曲率を設定することが好ましい。
［数２５］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋２×Ｘ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋ＷＸ２）／ｎ
［数２６］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−ＷＸ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−２×Ｘ２）／ｎ
【０１２５】
また、本実施形態においては、傾斜した蓄積容量線ＣＳのＸ軸方向への幅をＷＸ２とすると、図６より、ＷＸ２＝Ｗ２／ｓｉｎθ１の関係が成り立つ。蓄積容量線ＣＳと台形斜辺の交点を複合してぼかすのであれば、スポット径ＳＰは、ＷＸ１以上、２×（ＷＸ２＋Ｘ２）以下の範囲にあることが好ましい。スポット径ＳＰがＷＸ１の場合は、台形開口の斜辺領域を複合してぼかせる限界であり、スポット径ＳＰは、これより大きく設定することが好ましい。スポット径ＳＰが２×（ＷＸ２＋Ｘ２）の場合は、ぼかす領域を蓄積容量線ＣＳと遮光部が交差する位置まで広げることができる。これにより、蓄積容量線ＣＳの加工精度に起因する影響を低減して高画質化することができる。この構成は、蓄積容量線ＣＳの加工精度が画質へ及ぼす影響が大きい場合には特に有効である。ただし、これよりぼかし量が大きくなると、３Ｄクロストーク量が大きくなるので好ましくない。従って、下記の数式２７又は数式２８が成立する範囲にレンズ曲率を設定することが好ましい。
［数２７］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋２×ＷＸ２＋２×Ｘ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋ＷＸ１）／ｎ
［数２８］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−ＷＸ１）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−２×ＷＸ２−２×Ｘ２）／ｎ
【０１２６】
次に、本実施形態におけるサブ画素構造とレンズの作用について詳細を説明する。まず、本実施形態における３Ｄモアレの定義について説明する。
【０１２７】
本実施形態に係る画像表示装置１の各種の分布は、図１５（Ａ）に示すような縦開口の幅の分布、図１５（Ｂ）に示すような明るさの分布、図１６に示すような輝度分布、となる。図１６において、横軸の観察位置Ｘは、画像分離方向を示す角度であり、表示面に対して垂直な方向、すなわち＋Ｚ軸方向を０としている。縦軸の明るさＹは、相対輝度を示している。
【０１２８】
観察者位置の−Ｘ側のグラフは、右眼側に出力される画像に対応した輝度分布であり、＋Ｘ側のグラフは、左眼側に出力される画像に対応した輝度分布である。点線は、右眼用画素４Ｒ又は左眼用画素４Ｌのうち、片側のサブ画素のみに画像を出力した場合の輝度分布を示しており、実線は、両方のサブ画素に画像を表示させた場合の輝度分布である。従って、点線に示す各視点に応じた輝度分布の総和は、実線の輝度分布と等しくなる。
【０１２９】
本実施形態に係るサブ画素は、画像分離方向への縦開口率が略一定になるように設計されているが、ＴＦＴ製造プロセスやパネル製造プロセスの工程上の加工精度により設計上の値と異なって縦開口率が一定とはならず、観察者位置Ｘに対して輝度変動が生じる場合がある。特に、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂの重ね合わせがＹ軸方向へ大きくずれた場合は、ゲート線Ｇ部を遮光しているブラックマトリクス６０の影響を受けて輝度変動が生じやすい。点（Ｘ０，Ｙ０）付近に発生する輝度変動は、ゲート線Ｇの遮光部に起因して発生する。この輝度変動は、３Ｄモアレと呼ばれるものであり、本実施形態においては、以下のように定義する。
［数２９］
ＹＣ＝（ＹＬ１＋ＹＲ１）／２
［数３０］
ΔＹＣ＝（ＹＣ−Ｙ０）ＹＣ
［数３１］
ΔＹＣ／ΔＸＣ＝ΔＹＣ／（ＸＲ１−ＸＬ１）
【０１３０】
また、右眼の視認範囲ｅＲ、及び左眼の視認範囲ｅＬは以下のように定義する。
［数３２］
ｅＲ＝ＸＲ４
［数３３］
ｅＬ＝−ＸＬ４
【０１３１】
また、図６を基に、以下の関係式が成り立つ。
［数３４］
（ＸＲ３−ＸＲ１）：（ＸＬ１−ＸＲ１）＝Ｘ１：２×Ｘ２
【０１３２】
本発明者は、主観的な評価結果から輝度変動が２０％以内であれば、観察者に違和感を与えずに表示品質を保つことができることを見出した。従って、図６に示すＡ−Ａ’線に係る縦開口率は、縦開口率の変動は２０％以内におさまるように設計することが望ましく、以下の関係式が成り立つ。
［数３５］
０． ８＜（Ｙ１−Ｗ１／ｃｏｓθ）／Ｙ１＜１．２
【０１３３】
以上説明したような画像表示装置１は、サブ画素４Ｓ内のデータ線Ｄ、ゲート線Ｇ、蓄積容量電極ＣＳ２、スイッチング手段が効率良く配置されているため、開口率を向上しつつ、立体画像を高品質化することができる。
【０１３４】
また、画像表示装置１では、スイッチング素子とサブ画素４Ｓの接続関係より隣接画素対４ＰＡＩＲが駆動上の基本単位であり、隣接画素対４ＰＡＩＲの蓄積容量電極ＣＳ２は、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素４Ｓが共有する領域に電気的に接続して設けられる。このため、本実施形態に係る画像表示装置１は、隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて蓄積容量電極ＣＳ２の電位変動を小さくでき、フリッカ、クロストークを低減することができる。
【０１３５】
また、本実施形態に係る画像表示装置１は、ゲート線Ｇまたは蓄積容量線ＣＳの少なくとも一部を覆うようにブラックマトリクス６０を設けることにより、製造プロセスのマージンを大きくでき、歩留りを向上することができる。また、光学手段の主軸部において発生する製造プロセス起因の輝度変動を低減し、立体画像品質を向上することができる。
【０１３６】
また、本実施形態に係る画像表示装置１は、蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続する蓄積容量線ＣＳの少なくとも一部がゲート線Ｇに近接して配置することにより、ゲート線Ｇから液晶層へ漏れる電界成分を遮蔽し、液晶分子の配向不良やディスクリネーションの発生を低減することができる。その結果、開口領域における液晶層の透過分布を均一化することができるため、所定の方向に光を振り分ける光学手段によって発生する輝度ムラを低減することができる。
【０１３７】
［第１実施形態 変形例］
本実施形態においては、理解を容易にするため、ゲート線Ｇの本数、データ線Ｄの本数は、説明に必要な数に限定した。本実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の本質には影響を与えない。
【０１３８】
また、本実施形態においては、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がローレベルとなった場合に、ソース電極とドレイン電極との間が導通状態となるものとして説明した。逆に、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がハイレベルとなった場合に導通状態となる所謂ＮＭＯＳ型の薄膜トランジスタを使用することもできる。
【０１３９】
更にまた、本実施形態において、サブ画素のコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２は、Ｘ軸方向におけるサブ画素中央から外れて配置されている。このサブ画素中央近傍は、レンズ等の画像分離手段で観察面に拡大投影されると、観察者の視点が配置される可能性が非常に高い。このサブ画素中央近傍にコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２を配置した場合、液晶分子の配向に乱れが発生し、表示に悪影響を及ぼす可能性がある。従って、サブ画素中央付近にコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２を配置すると、最も良く視認される位置において、表示画質が低下してしまう危険性が高まる。そこで、本実施形態のように、サブ画素中央近傍からコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２をずらして配置することにより、表示画質の向上が可能となる。更には、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素を点対称の関係に配置した場合でも、各コンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２のＸ軸座標が一致するのを防ぐことができる。これにより、観察面の同じ位置に複数のコンタクトホールの影響が重複してしまうのを抑制できるため、高画質化が可能となる。
【０１４０】
更にまた、本実施形態において、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素は、点対称の関係に配置されているものとして説明した。これはすなわち、隣接画素対４ＰＡＩＲのＸ軸方向における中心線に対して、この隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのＸ軸方向における位置が、相互に線対称に配置されていることを意味する。そして、本実施形態はこれに限定されるものではなく、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのＸ軸方向における位置が、非対称となるように配置されていてもよい。これにより、各サブ画素で画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの位置に変化を持たせることができ、観察面の同位置に複数の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの影響が重複して発生するのを抑制できるため、高画質化が可能となる。
【０１４１】
更にまた、本実施形態において、対向基板２ｂの内側には、対向基板２ｂとＴＦＴ基板２ａの重ねズレを考慮して遮光層としてのブラックマトリクス６０をＴＦＴ基板２ａ側のサブ画素の配線幅より大きくして設けている。すなわち、ＴＦＴ基板２ａ側の配線で構成されるサブ画素の開口部以外を覆う遮光層が形成されていてもよいものとして説明した。この遮光層は、サブ画素の開口部を少なくとも一部のみ覆っていてもよく、遮光層が形成する開口部と、サブ画素の開口部とが相似の形状であってもよい。また、遮光層が形成する開口部の方が小さくてもよい。これにより、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとの位置がずれた場合でも、開口形状の変化を抑制でき、高画質化が可能となる。
【０１４２】
更にまた、本実施形態におけるゲート線Ｇ、データ線Ｄとサブ画素との接続関係は、次のように表記することもできる。すなわち、複数のデータ線Ｄのいずれか二本に挟まれたサブ画素列は、一方のデータ線Ｄに画素スイッチを介して接続するサブ画素と他方のデータ線Ｄに画素スイッチを介して接続するサブ画素とが交互に配置され、また複数のゲート線Ｇのいずれか二本に挟まれたサブ画素行は、一方のゲート線Ｇに画素スイッチを介して接続するサブ画素と他方のゲート線Ｇに画素スイッチを介して接続するサブ画素とが交互に配置されている。なお、このように配置するためには、データ線Ｄの本数は、サブ画素列の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。同様に、ゲート線Ｇの本数も、サブ画素行の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。
【０１４３】
本実施形態に係るレンチキュラレンズ３は、レンズ面が使用者側の方向である＋Ｚ方向の面に配置された場合の構造について説明したが、これに限定されるものではなく、レンズ面が表示素子側の方向である−Ｚ方向の面に配置されていてもよい。この場合、レンズ−サブ画素間距離を小さくすることができるため、高精細化への対応で有利である。
【０１４４】
更にまた、表示単位４Ｕは正方形から構成されてもよい。なお、正方形から構成されるとは、Ｎ視点の表示単位４ＵにおけるＸ軸方向のピッチＰｕ＝Ｎ×ＰｘがＹ軸方向のピッチＰｙと同じであり、Ｐｕ＝Ｎ×Ｐｘ＝Ｐｙの関係が成り立つことを意味する。換言すれば、表示単位４Ｕが繰り返し配列される方向において、そのピッチは全て同じである。
【０１４５】
なお上述の説明は、観察面に複数個の視点を設定し、その設定した各視点に向かって表示面の全ての表示単位４Ｕから各視点用のサブ画素の光が出射する方式のものである。この方式は、ある定めた視点に向かって、該当する視点の光を集めるため、集光方式とも称される。集光方式には、上述の２視点方式の立体表示装置や、更に視点数を増やした多視点方式の立体表示装置が分類される。集光方式は、図１７に示すように概念的に表すことができる。図１７に示すように、画像分離の中心軸を示す線１７は観察者側の視点へ向けて集光するように構成され、左右の眼で夫々独立した映像を観察することができる。集光方式は、観察者の眼に入射する光線を再現して表示する点が特徴的である。本実施形態に係る画像表示装置１は、このような集光方式に対して効果的に適用することができる。
【０１４６】
更に、空間像方式や空間像再生方式、空間像再現方式、空間像形成方式などと称される方式が提案されている。これらの方式は、図１８に示すように概念的に表すことができる。空間像方式は、集光方式と異なり、特定の視点を設置しない。そして、空間の物体が発する光を再現するように表示する点が異なる。このような空間像方式には、インテグラルフォトグラフィ方式やインテグラルビデオグラフィ方式、インテグラルイメージング方式の立体表示装置が分類される。空間像方式では、任意の場所に位置する観察者は、表示面全体で同一視点用のサブ画素のみを視認することはない。しかしながら、同一視点用のサブ画素が形成する所定の幅の領域は、複数種類存在することになる。この各領域では、本実施形態に係る画像表示装置１は、前述の集光方式と同様の効果を発揮できるため、空間像方式においても本実施形態に係る画像表示装置１を有効に適用することができる。
【０１４７】
なお、本実施形態では、「視点」を「使用者が注視する表示領域上のある点（ｖｉｅｗｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）」という意味ではなく、「表示装置を視認する位置（ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）」や、「使用者の眼が位置すべき点又は領域」という意味で使用している。
【０１４８】
また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した表示素子２に偏光板１１を貼合せず、偏光板１１をレンチキュラレンズ３の側面に設けてもよい。また、偏光板１１はレンチキュラレンズ３に対して観察者側に配置してもよい。偏光板１１の配置を変更することによって、簡易的にレンズの頂点とサブ画素との間の距離Ｈを調整することができる。これにより設計の自由度を向上することができる。また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した画像分離手段は、レンチキュラレンズ３に限られることなく、透明領域と不透明領域とが交互に並んだ視差バリアを適用してもよい。視差バリアは、透明領域と不透明領域を液晶分子またはＭＥＭＳシャッタによりスイッチング可能な電気光学素子を用いてもよい。また、画像分離手段としては、液晶を用いた電気光学素子としてＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｉｎｄｅｘ）レンズを用いても、本実施形態の効果を得ることができる。
【０１４９】
また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した液晶表示素子は、ＴＮモードの液晶駆動方式に限られることなく、その他の液晶駆動モードが適用できる。液晶駆動モードの例としては、横電界モードではＩＰＳ（インプレイン・スイッチング）方式、ＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）方式、ＡＦＦＳ（アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング）方式等が挙げられる。また、垂直配向モードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ（マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント）方式、ＰＶＡ（パターンド・ヴァーティカル・アライメント）方式、ＡＳＶ（アドヴァンスト・スーパー・ヴイ）方式等が挙げられる。更に、ＯＣＢ（オプティカリー・コンペンセイティド・ベンド）方式、フィルム補償ＴＮモードの液晶表示素子も好適に使用することができる。
【０１５０】
更に、本実施形態に係る表示素子２は、電気光学素子として液晶分子を利用した液晶表示素子であるものとして説明した。表示素子２は、透過型液晶表示素子だけでなく、反射型液晶表示素子、半透過型液晶表示素子、反射領域よりも透過領域の比率が大きい微反射型液晶表示素子、透過領域よりも反射領域の比率が大きい微透過型液晶表示素子等にも適用することができる。また、表示素子２の駆動方法は、ＴＦＴ方式に好適に適用できる。ＴＦＴ方式における薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンや低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、単結晶シリコンを使用したものだけでなく、ペンタセンなどの有機物や酸化亜鉛などの酸化金属、カーボンナノチューブを使用したものにも好適に適用できる。また、本実施形態に係る表示素子２は、薄膜トランジスタの構造には依存せず、ボトムゲート型やトップゲート型、スタガ型、逆スタガ型等を好適に使用することができる。
【０１５１】
更には、表示素子２は、液晶方式以外の表示素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示素子、又はＰＡＬＣ（Ｐｌａｓｍａ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ：プラズマ・アドレス液晶）に適用することもできる。有機エレクトロルミネッセンス表示素子は、非発光領域が遮光領域の役割を果たすため、非発光領域に本実施形態における遮光部の構造を適用することにより、同様の効果を得ることができる。
【０１５２】
更にまた、本実施形態では、端末装置として携帯電話を例示したが、これに限定されず、ＰＤＡ、パーソナルＴＶ、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びノート型パーソナルコンピュータ等の各種の携帯端末装置に適用することができる。また、携帯端末装置のみならず、キャッシュディスペンサ、自動販売機、モニタ及びテレビジョン受像機等の各種の固定型の端末装置に適用することもできる。
【０１５３】
［第２実施形態］
次に、本実施形態係る画像表示装置について説明する。
【０１５４】
本実施形態に係る画像表示装置１では、図１９及び図２０に示すように、１つのゲート線Ｇの両端に蓄積容量線ＣＳがそれぞれ配置される。すなわち、サブ画素４Ｓ内では、蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続する２本の蓄積容量線ＣＳが配置されている。
【０１５５】
なお、本実施形態に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１５６】
本実施形態に係る画像表示装置１は、蓄積容量線ＣＳが２本配置されているため、片方の配線がプロセスの不具合によって断線した場合でも、他方の蓄積容量線ＣＳが蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続し、配線として機能することができる。これにより蓄積容量線ＣＳの断線による不良を低減でき、歩留りを向上することができる。
【０１５７】
また、本実施形態に係る画像表示装置１は、ゲート線Ｇの両側に蓄積容量線ＣＳを配置することにより、ゲート線Ｇからの電界漏れを遮蔽することができる。これにより、ゲート線Ｇからの電界によってサブ画素開口部で発生する配向不良やディスクリネーションを低減することができる。特にノーマリブラックモードの場合は、配向不良やディスクリネーションが光漏れとなるため、上述の構成によりコントラストを向上することができる。また、サブ画素開口部の特定の位置に発生する光り漏れは、画像分離手段によって拡大されて周期的なムラとなって見えるため、上述の構成を採用することで立体画質を向上することができる。
【０１５８】
［第３実施形態］
次に、本実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【０１５９】
本実施形態に係る画像表示装置１は、図２１に示すように、レンチキュラレンズ３のレンズ凸部３１側にゲート線Ｇが配置され、レンズ谷部３２側にゲート線Ｇと蓄積容量線ＣＳが配置される。
【０１６０】
ここで、レンズ凸部３１側の光学主軸３０を第１の主軸と称し、レンズ谷部３２側において長手方向に沿って延びる仮想線を第２の主軸と称する。図２１に示すように、表示単位４ＵのＸ軸方向における中心線Ａ−Ａ’線は、第１の主軸と略一致し、Ｘ軸方向へ相互に隣接する表示単位４Ｕ間の境界線である線分Ｆ−Ｆ’及び、線分Ｇ−Ｇ’は、第２の主軸と略一致している。
【０１６１】
レンズ凸部３１では、画像分離方向と異なる方向へ傾斜した１本のゲート線Ｇが第１の主軸をまたがるように配置され、レンズ谷部３２では、２本の蓄積容量線ＣＳとそれに挟まれたゲート線Ｇが画像分離方向と異なる方向へ傾斜し、第２の主軸をまたがるように配置される。
【０１６２】
断面図を基に説明すると、線分Ｄ−Ｄ’におけるゲート線Ｇは、図２２に示すように配置され、線分Ｅ−Ｅ’におけるゲート線Ｇは、図２３に示すように配置される。
【０１６３】
なお、本実施形態に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１６４】
図２１に示すＡ−Ａ’線は、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌの境界であり、この部分に起因して発生する３Ｄモアレは、観察者の違和感として問題となる。本実施形態に係る画像表示装置１では、第１の主軸における傾斜配線の幅を小さくできるため、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌの境界部における３Ｄモアレを効果的に抑制することができる。
【０１６５】
［第３実施形態 変形例］
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【０１６６】
本変形例に係る画像表示装置１のレンチキュラレンズ３は、図２４及び図２５に示すように、レンズ凸部３１と比べてレンズ谷部３２の加工精度が低く、レンズ谷部３２では光学分離性能が低いことを特徴とする。
【０１６７】
なお、本変形例に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１６８】
ところで、レンチキュラレンズを製造する場合、一般的に金型を用いた成型加工、フォトリソグラフィ、インクジェットなどの技術を用いることができるが、いずれの技術を用いる場合においても、隣接するシリンドリカルレンズ間の谷の部分（以下、レンズ谷部と称する）よりシリンドリカルレンズのレンズ凸部の方が所定形状を確保し易く、光学的な性能はレンズ凸部の方が高くなる。また、レンズ谷部に剥離できず残った残留物や谷部に付着した異物は、レンズ凸部に比べて、取り除くことが困難であり、レンズ谷部の光学的な分離性が低下する要因となる。さらに、第１の主軸上ではスポット径が小さく分離性能が高いが、第２の主軸上ではスポット径が大きくなるため、分離性能が低く、大きくデフォーカスされる。
【０１６９】
また、光学手段に液晶を用いた電気光学素子としてＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｉｎｄｅｘ）レンズを用いた場合においても、レンズ凸部に相当する屈折率に比べてレンズ谷部に相当する屈折率のバラつきが大きく、レンチキュラレンズの場合と同様に、レンズ谷部に相当する光学的分離性が低下する。ＧＲＩＮレンズ以外にも、レンズ効果を有する凹凸基板と液晶分子を組み合わせた液晶レンズの場合においても、凹凸基板においてレンズ谷部に相当する箇所が急峻な凸形状となるため、光学的分離性が低下する傾向にある。
【０１７０】
本変形例に係る画像表示装置１は、図２６に示すように、縦開口の幅の分布、明るさの分布を表すことができ、この分布からわかるように、レンズ凸部３１側ではレンズ主軸上の光学分離性能が高いため、３Ｄモアレと３Ｄクロストークを両立させて立体表示性能を向上することができる。
【０１７１】
本変形例では、上記した光学手段の抱える課題に対して、傾斜配線を凸部側で小さくなるように設定することにより、サブ画素４Ｓから出射された光を光学的分離性能の高いレンズ凸部３１側に割り当てることができる。これにより光を効率良く利用することができるため、透過率を向上でき、さらに３Ｄモアレを抑制して立体画質の向上をはかることができる。
【０１７２】
［第４実施形態］
次に、本実施形態に係る画像表示装置及びその駆動方法ついて説明する。
【０１７３】
本実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法は、図２７に示すように、第１実施形態と同様に、ドット反転駆動（２Ｈ１Ｖ反転駆動）である。本実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法の第１実施形態と異なる点は、表示データの伝送方法である。
【０１７４】
画像表示装置１は、あるフレームにおいて、２Ｈ１Ｖ反転駆動の結果、図２８に示すような各サブ画素の極性を実現する。まず、ゲート線Ｇ１が選択されると、データ線Ｄ１には正極性の表示データが伝送され、画素Ｐ１１には正極性の電圧が書き込まれる。またデータ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２には正極性の表示データが伝送される。次にゲート線Ｇ２が選択された場合には、データ線Ｄの極性が全て反転される。すなわち、データ線Ｄ１、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１には正極性の表示データが伝送される。以降、ゲート線Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７の選択時は、ゲート線Ｇ１の選択時と同様であり、ゲート線Ｇ４、Ｇ６の選択時は、ゲート線Ｇ２の選択時と同様である。そして、このフレームが終了すると、次のフレームにおいては、更に極性反転が実行される。すなわち、ゲート線Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７選択時においては、データ線Ｄ１，Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２に負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１に正極性の表示データが伝送される。また、ゲート線Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２に正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ１１に負極性の表示データが伝送される。
【０１７５】
蓄積容量線ＣＳを介して電気的に接続される蓄積容量電極ＣＳ２は、画素Ｐ１１、Ｐ３２、Ｐ３１、Ｐ５２、Ｐ５１、Ｐ７２、Ｐ７１、Ｐ９２、Ｐ９１、Ｐ１１２、Ｐ１１１、Ｐ１３２である。このサブ画素群に注目すると、ゲート線Ｇ１が選択されたときに書き込まれるサブ画素は、Ｐ１１、Ｐ３１、Ｐ５１、Ｐ７１、Ｐ９１、Ｐ１１１であり、この選択されたサブ画素の中であるフレームにおいて、正極性の表示データが書き込まれるサブ画素はＰ１１、Ｐ５１、Ｐ９１であり、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素は、Ｐ３１、Ｐ７１、Ｐ１１１である。以降、次フレーム期間では、ゲート線Ｇ１によって選択されるサブ画素は、極性が反転する。従って、あるゲート線Ｇの選択期間における各サブ画素への表示データの書きこみに着目すると、共通の蓄積容量電極ＣＳ２は、正極性の表示データが書き込みされるサブ画素だけでなく、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素が接続されており、正極性の表示データと負極性の表示データは、偏ること無く均等に書き込まれている。
【０１７６】
なお、このような電気的な接続関係は、図３及び図４に示すような、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２を任意に組み合わせて並べることにより画素配線レイアウトを構成することができる。
【０１７７】
なお、本実施形態に係る画像表示装置１の上記以外の構成及び駆動方法は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１７８】
本実施形態に係る画像表示装置１は、１走査期間における各サブ画素への表示データの書き込み時に、蓄積容量線ＣＳの電位変動を抑制することができる。これは、各蓄積容量線ＣＳには、正極性の表示データが書き込みされるサブ画素だけでなく、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素が接続されているからである。これにより、蓄積容量線ＣＳの電位が片側の極性に向かって変動するのを抑制することができ、蓄積容量線ＣＳが延伸する方向へ発生するクロストーク等を低減して、高品質な表示を実現することができる。
【０１７９】
本実施形態に係る画像表示装置１の構成は、一般的なドット反転駆動を使用した上で、２ラインドット反転効果、すなわち各蓄積容量線ＣＳの電位変動抑制効果を実現でき、かつ台形開口の底辺部が隣接するサブ画素の極性を同じにできる。これにより、低コストに高画質表示を実現することができる。
【０１８０】
なお、本発明は、本発明の広義の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【０１８１】
１ 画像表示装置
２ 表示素子
２ａ ＴＦＴ基板
２ｂ 対向基板
３ レンチキュラレンズ
３ａ シリンドリカルレンズ
３０ 光学主軸
３１ レンズ凸部
３２ レンズ谷部
４Ｕ 表示単位
４Ｓ サブ画素
４Ｒ 右眼用画素
４Ｌ 左眼用画素
４Ｐ ピクセル
４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２ 隣接画素対
４ＰＩＸ 画素電極
４ＴＦＴ 画素薄膜トランジスタ
４ＣＬＣ 画素容量
４ＣＳ 蓄積容量
４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２ コンタクトホール
４ＣＯＭ 対向電極
４ＳＩ シリコン層
５ＬＣ 液晶層
６ 表示部
７ 駆動ＩＣ
８ フレキシブル基板
９ 携帯電話
１１ 偏光板
１５ バックライト
１６ 光線方向を示す線
１７ 画像分離の中心軸を示す線
５５Ｌ 左眼
５５Ｒ 右眼
６０ ブラックマトリクス
Ｇ、Ｇ１・・・Ｇ７ ゲート線
Ｄ、Ｄ１・・・Ｄ１３ データ線
ＣＳ 蓄積容量線
ＣＳ２ 蓄積容量電極
ＲＥＤ 赤色カラーフィルタ
ＧＲＥＥＮ 緑色カラーフィルタ
ＢＬＵＥ 青色カラーフィルタ
ＳＰ スポット径
１０１１ 縦方向（シリンドリカルレンズの長手方向）
１０１２ 横方向（シリンドリカルレンズの配列方向）
１００３ａ シリンドリカルレンズ
１０４１ 第１視点用画素
１０４２ 第２視点用画素
１０７０ 配線
１０７５ 開口部
１０７６ 遮光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１視点用の画像を表示する第１のサブ画素と第２視点用の画像を表示する第２のサブ画素とを少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示素子と、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素から出射した光を第１の方向に振り分ける光学手段と、を備え、
前記光学手段は、前記第１の方向と直交する第２の方向と平行な光学主軸を有し、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素は、それぞれ、画像を表示するための表示信号を伝送するスイッチング手段と、容量を形成する蓄積容量電極と、を有し、
前記表示素子は、前記第２の方向に配列した前記表示信号を供給するデータ線と、前記第１の方向に配列した前記スイッチング手段を制御するゲート線と、前記第２の方向に配列した前記蓄積容量電極を前記第２の方向へ電気的に接続させる蓄積容量線と、を有し、
同一の前記データ線と対向して配置されるサブ画素対が有する一方の前記スイッチング手段は、前記データ線と前記ゲート線に接続され、前記サブ画素対の他方の前記スイッチング手段は、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記データ線と同一の前記データ線と、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記ゲート線とは異なる前記ゲート線に接続され、
前記サブ画素対がそれぞれ有する前記スイッチング手段が構成する電極と前記蓄積容量電極は、前記サブ画素対で電気的に共通に接続され、
前記ゲート線と前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記光学主軸と交差するように前記第２の方向と異なる方向に傾斜して配置され、
前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記ゲート線に沿って配置される、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記蓄積容量電極は、前記サブ画素対の一方のサブ画素から他方のサブ画素に渡り配置され、
前記蓄積容量電極又は前記蓄積容量線と前記データ線が交差する部分において、前記データ線は、前記第１の方向とは異なる方向に傾斜して配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の方向に隣接する前記サブ画素対は、それぞれ異なる前記データ線に接続される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記ゲート線と前記蓄積容量線は、同層に配置され、同一のプロセスで形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記サブ画素対の一方の前記スイッチング手段と他方の前記スイッチング手段は、互いに前記サブ画素対の中心点を軸にして点対称となるように配置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記サブ画素対がそれぞれ有する前記スイッチング手段の動作部は、前記第１の方向に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記データ線は、前記スイッチング手段の上層で前記第１の方向とは異なる方向に傾斜して配置される、
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記表示素子は、前記ゲート線又は前記蓄積容量線の一部を遮蔽するブラックマトリクスを更に有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記データ線と前記ゲート線に囲まれる開口部は、略台形状であり、前記スイッチング手段は、前記開口部の上底側に配置される、
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記蓄積容量線は、前記サブ画素内に１本配置され、前記サブ画素の両端に配置された２本の前記ゲート線のうち、片方の前記ゲート線に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記蓄積容量線は、前記サブ画素内に２本配置され、前記サブ画素の両端に配置された２本の前記ゲート線の両方に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記サブ画素対を構成する前記サブ画素は、前記サブ画素対の中心点を軸にして点対称となるように配置される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記ブラックマトリクスの形状は、前記第１の方向又は前記第２の方向に対して線対称となるように配置される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光学主軸のうち、前記表示単位の中央部における前記光学主軸を第１の光学主軸とし、前記第１の方向に隣接する前記表示単位の境界部における前記光学主軸を第２の光学主軸とした場合に、
前記蓄積容量線は前記第２の光学主軸を跨って配置される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動方法であって、前記ゲート線は１本おきに走査され、前記ゲート線１本毎に各画素の電圧極性が反転され、かつ前記データ線１本毎に、各々伝送される前記表示信号の極性が反転している、
ことを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像表示装置を有する、
ことを特徴とする端末装置。
【請求項１７】
前記端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、パーソナルテレビジョン、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、自動販売機のいずれかである、
ことを特徴とする請求項１６に記載の端末装置。
【請求項１】
第１視点用の画像を表示する第１のサブ画素と第２視点用の画像を表示する第２のサブ画素とを少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示素子と、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素から出射した光を第１の方向に振り分ける光学手段と、を備え、
前記光学手段は、前記第１の方向と直交する第２の方向と平行な光学主軸を有し、
前記第１のサブ画素と前記第２のサブ画素は、それぞれ、画像を表示するための表示信号を伝送するスイッチング手段と、容量を形成する蓄積容量電極と、を有し、
前記表示素子は、前記第２の方向に配列した前記表示信号を供給するデータ線と、前記第１の方向に配列した前記スイッチング手段を制御するゲート線と、前記第２の方向に配列した前記蓄積容量電極を前記第２の方向へ電気的に接続させる蓄積容量線と、を有し、
同一の前記データ線と対向して配置されるサブ画素対が有する一方の前記スイッチング手段は、前記データ線と前記ゲート線に接続され、前記サブ画素対の他方の前記スイッチング手段は、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記データ線と同一の前記データ線と、前記一方の前記スイッチング手段に接続される前記ゲート線とは異なる前記ゲート線に接続され、
前記サブ画素対がそれぞれ有する前記スイッチング手段が構成する電極と前記蓄積容量電極は、前記サブ画素対で電気的に共通に接続され、
前記ゲート線と前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記光学主軸と交差するように前記第２の方向と異なる方向に傾斜して配置され、
前記蓄積容量線の少なくとも一部は、前記ゲート線に沿って配置される、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記蓄積容量電極は、前記サブ画素対の一方のサブ画素から他方のサブ画素に渡り配置され、
前記蓄積容量電極又は前記蓄積容量線と前記データ線が交差する部分において、前記データ線は、前記第１の方向とは異なる方向に傾斜して配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の方向に隣接する前記サブ画素対は、それぞれ異なる前記データ線に接続される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記ゲート線と前記蓄積容量線は、同層に配置され、同一のプロセスで形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記サブ画素対の一方の前記スイッチング手段と他方の前記スイッチング手段は、互いに前記サブ画素対の中心点を軸にして点対称となるように配置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記サブ画素対がそれぞれ有する前記スイッチング手段の動作部は、前記第１の方向に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記データ線は、前記スイッチング手段の上層で前記第１の方向とは異なる方向に傾斜して配置される、
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記表示素子は、前記ゲート線又は前記蓄積容量線の一部を遮蔽するブラックマトリクスを更に有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記データ線と前記ゲート線に囲まれる開口部は、略台形状であり、前記スイッチング手段は、前記開口部の上底側に配置される、
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記蓄積容量線は、前記サブ画素内に１本配置され、前記サブ画素の両端に配置された２本の前記ゲート線のうち、片方の前記ゲート線に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記蓄積容量線は、前記サブ画素内に２本配置され、前記サブ画素の両端に配置された２本の前記ゲート線の両方に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記サブ画素対を構成する前記サブ画素は、前記サブ画素対の中心点を軸にして点対称となるように配置される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記ブラックマトリクスの形状は、前記第１の方向又は前記第２の方向に対して線対称となるように配置される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光学主軸のうち、前記表示単位の中央部における前記光学主軸を第１の光学主軸とし、前記第１の方向に隣接する前記表示単位の境界部における前記光学主軸を第２の光学主軸とした場合に、
前記蓄積容量線は前記第２の光学主軸を跨って配置される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動方法であって、前記ゲート線は１本おきに走査され、前記ゲート線１本毎に各画素の電圧極性が反転され、かつ前記データ線１本毎に、各々伝送される前記表示信号の極性が反転している、
ことを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像表示装置を有する、
ことを特徴とする端末装置。
【請求項１７】
前記端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、パーソナルテレビジョン、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、自動販売機のいずれかである、
ことを特徴とする請求項１６に記載の端末装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２２】
【図２３】
【図２６】
【図２７】
【図２９】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図１９】
【図２１】
【図２４】
【図２５】
【図２８】
【図３０】
【図２】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２２】
【図２３】
【図２６】
【図２７】
【図２９】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図１９】
【図２１】
【図２４】
【図２５】
【図２８】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−２０３２８５（Ｐ２０１２−２０３２８５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９３９３（Ｐ２０１１−６９３９３）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（３０３０１８８２７）ＮＬＴテクノロジー株式会社 (547)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（３０３０１８８２７）ＮＬＴテクノロジー株式会社 (547)
【Ｆターム（参考）】
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