JP3380132B2

JP3380132B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP3380132B2
Application number: JP00810997A
Authority: JP
Inventors: 行広角田; 暁義藤井; 岳柴谷; 浩浜田; 憲治西口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 2003-02-24
Anticipated expiration: 2017-01-20
Also published as: JPH09304740A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置に関
し、特に、安価で軽量な偏光眼鏡を装着することにより
左右両眼視差を利用した立体画像表示を可能とし、眼鏡
を装着しなければ高解像度の二次元画像表示を可能とす
る画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】三次元画像あるいは立体画像を再現しよ
うという試みの歴史は非常に古く、その方式はレーザホ
ログラム等を含めると、きわめて多種のものとなる。し
かしながら、３原色フルカラーで動画を表示することの
できる立体画像表示方式で完成度の高い方式としては次
の３方式が挙げられる。いずれの方式も右目用と左目用
の画像を個々に表示し、両者のずれ、つまり両眼視差を
利用して観察者に奥行き感を想起させるという原理に基
づいている。

【０００３】（１）１台の表示装置で左右両眼用の画像
を交互に時分割で表示し、電気的なシャッター機能のあ
る眼鏡を表示画像と同期して交互に開閉させることによ
って立体画像表示を行うシャッター眼鏡方式。この方式
は、投影表示にも直視表示にも適用可能である。

【０００４】（２）画像表示装置に表示された左右両眼
用のストライプ画像を、表示装置の前面に設置したレン
チキュラーレンズ板やスリット板により左右両眼に割り
当て、それにより特別な眼鏡等を装着せずに立体画像を
観察することを可能とする眼鏡無し方式。

【０００５】（３）左右両眼用の画像を偏光方向が互い
に９０°の角度のなす直線偏光にしておき、偏光眼鏡で
観察することにより、立体画像表示を行う偏光眼鏡方
式。投影表示では２台の偏光プロジェクターを用い、ス
クリーン上で両者の画像を重ね合わせる。直視表示では
２台の表示装置の画像をハーフミラー或いは偏光ミラー
で合成する。

【０００６】まず、上記（１）の方式では、１台の表示
装置で立体画像表示が可能であることが利点である。し
かし、電気的なシャッター機能を有する眼鏡（例えば液
晶シャッター眼鏡）を装着しなければならない点で問題
がある。すなわち、このような眼鏡は重くて、長時間の
使用による疲労は避けられない。また、このようなシャ
ッター機能のある眼鏡は高価であり、一人に１台必要と
なるため、観察者が人数分だけ購入する場合の費用は非
常に高価になる。

【０００７】次に、上記（２）の方式で得られる立体画
像は、観察者が特別な眼鏡等を装着すること無しに観察
できる点が特徴である。しかし、この眼鏡無し方式は、
立体視可能ゾーンが非常に狭いと言う短所がある。その
理由をレンチキュラーレンズを使用した場合について図
１７及び図１８を用いて説明する。

【０００８】まず、図１７を参照しながら、左右方向立
体視可能ゾーンＹｌｒを説明する。表示装置には、右目
用画素９０１（ｒ）及び左目用画素９０１（ｌ）を含む
複数の画素９０１が配列されており、画素９０１間には
ブラックマトリクス９０２が設けられている。表示装置
の前面には、左右２画素を１ピッチとしてシリンドリカ
ルレンズ９０６を備えたレンチキュラーレンズ板９０５
が配置され、レンチキュラーレンズ板９０５により観察
者９０７の左右両眼に画像が割り当てられる。

【０００９】このとき、図１７で示すＣ−Ｄの範囲に観
察者９０７の左目が位置し、かつＥ−Ｆの範囲に観察者
９０７の右目が位置すれば、観察者９０７は正常な立体
画像を観察することができる。しかしながら、観察者９
０７の両眼が移動し、例えば、Ｄ−Ｅの範囲に片方の眼
が位置すると、その眼は画素間の暗部９０２（ブラック
マトリクス）を見ることになるため、立体画像は得られ
なくなる。また、片方の目がＢ−Ｃの範囲あるいはＦ−
Ｇの範囲に位置する場合も同様である。さらに、Ｅ−Ｆ
の範囲に左目が位置し、Ｇ−Ｈの範囲に右目が位置する
場合には、左右画像が逆転し正常な立体画像が観察でき
ない。このように、上記方式（２）では、原理的に１つ
の立体視可能ゾーンの幅は観察者の両眼間隔を超えるこ
とはできない。

【００１０】さらに、左右画像が逆転するような範囲を
越えて観察者の両眼が移動すると、再び正常な立体画像
が観察される範囲（副ローブ）が現れる。この眼鏡無し
方式の場合、このような副ローブを積極的に利用するこ
とで数人程度であれば立体画像が観察できるが、各副ロ
ーブの立体視可能ゾーンも前記と同様に非常に狭い。

【００１１】次に、図１８を参照しながら前後方向の立
体視可能ゾーンを説明する。図１８において、表示装置
の両端及び中央から発した左右２画素を１組とした表示
画素からの出射光をそれぞれ１、２、・・・７、８で示
す。このとき、前後左右方向の立体視可能ゾーンは、図
１８において斜線部分で示される。また、観察者９０７
の両眼間隔をｅ、表示装置の横方向長さをＨｈとし、上
述した左右方向立体視可能ゾーンが最も広くなる観察距
離（立体視最適距離）をＬ（距離Ｌの位置で立体画像を
観察すると左右方向立体視可能ゾーンは最も広くな
る。）とすると、観察者９０７が、立体視最適距離Ｌか
ら前方向及び後方向に移動することのできる距離は、Ｎ
ＨＫ技研Ｒ＆Ｄ No.38第５２頁に記載されている式に
基づいて、それぞれ下記の式（１）及び（２）で表され
る。

【００１２】前方向立体視可能ゾーンＹｆ＝ｅ×Ｌ／（Ｈｈ＋２×ｅ）（１）後方向立体視可能ゾーンＹｂ＝ｅ×Ｌ／Ｈｈ（２）例えば、表示装置として、対角１０．４インチ（縦方向
長さＨ＝１５６ｍｍ、横方向長さＨｈ＝２０８ｍｍ）の
ＴＦＴ液晶表示パネルを用いた場合、観察者の両眼間隔
を６５ｍｍとし、観察距離Ｌ＝３５０ｍｍとすると、前
後方向に移動可能な距離は式（１）、（２）より、Ｙｆ
＝６７ｍｍ、Ｙｂ＝１０９ｍｍとなり、この範囲を越え
て前後方向に移動すると立体視ができなくなる。

【００１３】また、副ローブによる立体画像は画質が悪
いという問題がある。特開平４−１６０９２号公報は、
この問題を解決するために、遮光板を用いて副ローブを
除去する方法を開示している。

【００１４】上記公報に開示されている方法の概念図を
図１９に示す。図１９に示すように、この方法では、表
示画面の水平方向において周期的に並べられたシリンド
リカルレンズを有するレンチキュラーレンズ板２の前面
に、表示画面の水平方向の視角を制限するための遮光板
３が配置される。各シリンドリカルレンズは表示画面に
おける垂直方向に平行にのびている。遮光板３は表示画
面における垂直方向に沿って設けられた遮光層４を有し
ており、正規の左右画素からの光以外を遮光することに
より副ローブの除去を行う。このようにして、この方法
では、画質の良い主ローブのみによる立体画像観察を実
現している。しかしながら、上記の方法では、主ローブ
以外の方向からは画像を観察することができず、立体視
可能ゾーンを広げることはできない。

【００１５】また、特開平６−３３５０３０号公報は、
レンチキュラーレンズ板と表示装置の間に非透過部に対
応して、光の光路を変化させるマスク手段を備えた立体
画像装置を開示している。その概念図を図２０に示す。
図２０では、左目用画素と右目用画素との間に存在する
非表示部５（ブラックストライプ）領域の前面に拡散層
２を有した拡散板６を配置することで、非表示部以外か
らの光を拡散し、黒帯の発生を抑制した立体画像を得る
ものである。しかしながら、上記の方法では、黒帯の発
生は防止できるものの、光の拡散によりクロストーク領
域が増えるため、正常に立体視できる領域を拡大するわ
けでない。

【００１６】最後に、上記（３）の方式で得られる立体
画像は、フリッカーが無く観察者は非常に軽量で安価な
偏光眼鏡を装着することで立体画像を観察できる。しか
しながら、偏光軸の異なる画像２枚を常に同時に映し出
すためには２台の表示装置や映写装置が必要となるため
高価になり、家庭用には不向きと言った問題点がある。

【００１７】この方式に属し、上記問題を解決すること
のできる方法として、偏光軸が隣接する画素間で互いに
直交するモザイク状の偏光層を１台の表示装置の前面に
密着させ、観察者が偏光眼鏡を装着することにより立体
画像を観察することができる方法が特開昭５８−１８４
９２９号公報に開示されている。この方法では、図２１
に示すように、右目用画素５と左目用画素６とが割り当
てられたＣＲＴの表示面の前面に、偏光軸が互いに直交
する偏光板２ａ、２ｂが配置される。観察者は、左右の
偏光軸が異なる偏光眼鏡３を通してＣＲＴに表示された
画像を観察することで立体画像を観察することができ
る。したがって、この方法によれば、偏光眼鏡３を装着
すれば、多人数での観察が可能である。

【００１８】さらに、特開昭６２−１３５８１０号に
は、液晶表示装置を構成するガラス基板の内側に、部分
的に偏光方向が異なる偏光層を設置することにより１台
の表示装置で立体画像表示を実現することができる表示
装置が開示されている。その概念図を図２２に示す。液
晶表示装置は、一対のガラス基板１ａ、１ｂ、ガラス基
板１ａ、１ｂの間に封入された液晶層５とを有してお
り、ガラス基板１ａ、１ｂ上には液晶層５に電界を印加
するための配線層３ａ、３ｂ、及び液晶層５の液晶分子
を配向させるための配向膜４ａ、４ｂが設けられてい
る。図２２からわかるように、部分的に偏光方向が異な
る偏光層２ａ、２ｂは、配線層３ａ、３ｂとガラス基板
１ａ、１ｂとの間にそれぞれ設けられている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記（２）の眼鏡無し
方式では、立体視可能ゾーンの左右幅は非常に狭い範囲
に限定されると共に、前後方向についても制限を受け
る。

【００２０】また、特開平４−１６０９２号公報、特開
平６−３３５０３０号公報に開示されている画像表示装
置においては、上述したように画質のよい主ローブのみ
による立体画像表示、あるいは非表示部の存在に起因す
る黒帯の発生を抑えた立体画像表示を行うことはでき
る。しかし、左右画像を観察者の両眼に割り当てる手段
はあくまでレンチキュラーレンズ板であり、レンチキュ
ラーレンズ板は、各シリンドリカルレンズが、表示画面
における水平方向に並べられた左目用の１画素と右目用
の１画素の計２画素に対応するように配置されているの
で、これらの画像表示装置によって２次元画像を観察す
る場合においても、２次元画像の水平解像度は、用いた
表示素子本来の水平解像度の１／２に低下したままであ
る。また、このように水平方向において左目用画素と右
目用画素とを交互に並べると、１Ｈ期間／（水平方向の
画素数）を周期として左目用画像信号及び右目用画像信
号を正確なタイミングで交互に切り換えて表示装置に供
給しなければならない。このため表示装置の駆動回路は
複雑になる。さらに、特開平４−１６０９２号公報に開
示されている装置のように副ローブを除去した場合、多
人数での観察は困難である。

【００２１】特開昭５８−１８４９２９号公報に開示さ
れている表示装置では、図２１に示すように、ＣＲＴの
右目用画素５及び左目用画素６と、右目用偏光板２ａ及
び左目用偏光板２ｂとの間にガラス基板（フェースプレ
ート）４が介在する。このため、正面方向から観察する
場合は正常な立体画像が観察されるが、観察者が上下に
移動した場合、左右用画像がそれぞれ逆の目に混入する
現象（クロストーク）が発生し、正常な立体画像が得ら
れなくなるという問題を有している。

【００２２】ここで、図２１において、観察者が正常に
立体画像を観察した状態で上下方向（つまり画面の縦方
向に平行な方向）に移動することのできる立体視可能ゾ
ーンのサイズＹｕｄは、１表示画素のピッチをＰとし、
非表示部（ブラックストライプ）の幅をＢとし、表示装
置から観察者までの距離をＬとし、透明基板の空気換算
厚さをｄとすると、式（３）で表される。

【００２３】Ｙｕｄ＝Ｂ×Ｌ／ｄ（３）例えば、図２１において右目用画像及び左目用画像を提
示する装置として、ＣＲＴではなく対角１０．４インチ
のＴＦＴ液晶表示パネルを用いる場合を考える。このと
きのＴＦＴ液晶表示パネルの１表示画素のピッチＰを
０．３３ｍｍ、非表示部の幅Ｂを０．０３ｍｍとする。
液晶表示パネルの対向基板が図２１におけるフェースプ
レート４に相当することになるが、対向基板の厚さｄ１
を１．１ｍｍとし、基板の屈折率を１．５２とすると、
対向基板の空気換算厚さｄは０．７２ｍｍとなる。した
がって、観察者の観察距離Ｌが３５０ｍｍであるときの
上下方向に移動可能な立体視可能ゾーンのサイズは、上
記式（３）より、Ｙｕｄ＝１４．５ｍｍとなる。つまり
観察者は上下方向には画面中央から上方向に７ｍｍ、下
方向に７ｍｍしか移動できず、この範囲を越えるとクロ
ストークが発生する。一方、特開昭６２−１３５８１０
号公報には左右画像間のクロストークの発生を防止する
目的で、液晶表示パネルの内部に部分的に偏光方向が異
なる偏光板を配置することが開示されている。ただしこ
の公報には、その具体的な作製方法は明示されていな
い。

【００２４】また、この公報に記載されている通りに立
体画像観察時のクロストーク現象を解消するためには、
液晶表示パネルを構成する２枚の基板（ＴＦＴ基板と対
向基板）のそれぞれ内側に部分的に偏光方向が異なる偏
光板を配置する必要がある。ところが、現在商品に採用
されている液晶表示パネルの表示モードであるＴＮモー
ドやＧＨモードでは、液晶分子を配向するための配向膜
を偏光板の上に設ける必要がある。

【００２５】一般に、ＴＮモードやＧＨモードの液晶表
示パネルで用いられる配向膜は、ポリイミド等の有機高
分子材料の前駆体をスピンコート法で薄膜形成した後、
イミド化を行うために１８０度から２５０度の温度で焼
成を行うことにより形成されるか、あるいはＳｉＯ₂等
の無機材料を約２００度の温度下で蒸着することにより
形成される。このためいずれの場合においても、偏光板
は、配向膜形成時に高温下に曝されることになる。しか
しながら、偏光板に使用されているポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）等の有機高分子を基材としたヨウ素、染料
系の偏光板は高耐熱性を有しておらず、配向膜焼成時等
に高温下に曝されると、ヨウ素、染料等の分子の配向秩
序が消失し、十分な偏光能が得られなくなる。このた
め、現在一般に用いられている技術で特開昭６２−１３
５８１０号公報に開示されている立体画像表示装置を実
現しようとすると、偏光板の偏光能を低下させることに
なり、それにより表示品位を低下させることが推察され
る。

【００２６】さらに、液晶表示パネルとして、薄膜トラ
ンジスター素子（以下、ＴＦＴ素子と略す）を形成した
アクティブマトリクス型液晶表示パネル（ＡＭ−ＬＣ
Ｄ）を使用した場合にも同様に、偏光板は、ＴＦＴ素子
を形成するプロセスにおいて数百度という高温に曝され
ることになる。このため、上記と同じ理由で、ＴＦＴ素
子を形成する前に偏光板を形成することは、現在市販さ
れている偏光板材料では実質的に不可能であると考えら
れる。

【００２７】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、偏光板を表示装置の外部に配置した構成に
おいて、多人数で立体画像を観察した場合にも立体視可
能ゾーンは制限を受けずに立体画像を観察することがで
きる画像表示装置を提供することが本発明の目的であ
る。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、２次元に配列され、複数の右目用画素グループ及び
左目用画素グループに分けられている複数の画素を有す
るマトリクス型表示素子であって、該右目用画素グルー
プ及び該左目用画素グループのそれぞれは少なくとも１
つの画素を含んでいるマトリクス型表示素子と、該右目
用画素グループと該左目用画素グループとに個別に駆動
信号を供給する手段と、該右目用画素グループからの出
射光の偏光状態と該左目用画素グループからの出射光の
偏光状態を異ならせる光学手段と、該光学手段の近傍に
設けられており、複数の微小レンズを有する微小レンズ
アレイであって、該微小レンズのそれぞれは、該右目用
画素グループ及び該左目用画素グループの１つのグルー
プからの出射光をほぼ平行にするように配置されている
微小レンズアレイとを備えており、そのことにより立体
視可能ゾーンが左右前後及び上下方向に狭いという課題
を解決する。

【００２９】また、前記右目用画素グループ及び前記左
目用画素グループのそれぞれは、画素１列分から構成さ
れており、該右目用画素グループ及び該左目用画素グル
ープは行方向において交互に配列されており、前記微小
レンズアレイは、該画素１列分に対応するようにそれぞ
れがのびている複数のシリンドリカルレンズが該行方向
に配列されたレンチキュラーレンズであり、そのことに
より立体視可能ゾーンが左右前後及び上下に狭いという
課題を解決する。

【００３０】また、画素１行に１つのシリンドリカルレ
ンズが対応するようにレンチキュラーレンズ板が配置さ
れているので、２次元画像観察時には、用いている表示
素子本来のフル解像度で画像を観察することができる。

【００３１】さらに、画素１列毎に交互に左目用画素グ
ループ及び右目用画素グループを配置しているので、駆
動回路を簡単にすることができる。

【００３２】前記微小レンズアレイの焦点距離は、前記
マトリクス型表示素子と該微小レンズアレイとの距離よ
りも大きくしてもよい。

【００３３】前記表示素子の前記画素が配列された平面
から前記微小レンズアレイが配置された平面までの空気
換算距離をｄ、該微小レンズアレイが配置されている平
面から観察者までの距離をＬ、該表示素子の画素ピッチ
をＰと表すと、該微小レンズアレイのピッチＰ１が、Ｐ１＝Ｐ×Ｌ／（Ｌ＋ｄ）であってもよい。

【００３４】本発明の他の画像表示装置は、２次元に配
列され、複数の右目用画素グループ及び左目用画素グル
ープに分けられている複数の画素を有するマトリクス型
表示素子であって、該右目用画素グループ及び該左目用
画素グループのそれぞれは少なくとも１つの画素を含ん
でいるマトリクス型表示素子と、該右目用画素グループ
と該左目用画素グループとに個別に駆動信号を供給する
手段と、該右目用画素グループからの出射光の偏光状態
と該左目用画素グループからの出射光の偏光状態を異な
らせる光学手段と、該光学手段の近傍に設けられてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループの
それぞれからの出射光の角度を制限する角度制限手段と
を備えており、そのことにより立体視可能ゾーンが左右
前後及び上下方向に狭いという課題を解決する。

【００３５】前記右目用画素グループ及び前記左目用画
素グループのそれぞれは画素１列分から構成されてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループは
行方向において交互に配列されており、前記角度制限手
段は、該画素１列分に対応するようにそれぞれのびてい
る複数の遮光層が該行方向に配列された遮光板であり、
そのことにより立体視可能ゾーンが左右前後及び上下に
狭いという課題を解決する。

【００３６】また、画素１列に対応するように遮光層が
配置されているため、立体視可能ゾーン内では非表示部
（ブラックストライプ）に起因する黒帯は発生しない。
また、立体視可能ゾーン内のクロストーク領域を除去す
ることができる。また、２次元画像観察時には、用いて
いる表示素子本来のフル解像度で画像を観察することが
できる。

【００３７】また、画素１列毎に交互に左目用画素グル
ープ及び右目用画素グループを配置しているため、駆動
回路が簡単になる。

【００３８】前記右目用画素グループ及び前記左目用画
素グループのそれぞれは画素１行分から構成されてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループは
列方向において交互に配列されており、前記角度制限手
段は、該画素１行分に対応するようにそれぞれのびてい
る複数の遮光層が該列方向に配列された遮光板であり、
そのことにより立体視可能ゾーンが左右前後及び上下方
向に狭いという課題を解決する。

【００３９】また、遮光層のそれぞれは画素１行に対応
するように配置されているため、立体視可能ゾーン内で
は非表示部（ブラックストライプ）に起因する黒帯が存
在せず、立体視可能ゾーンをさらに広くできる。また、
副ローブを除去でき、この場合でも、多人数で立体画像
観察が行える。

【００４０】前記表示素子の前記画素が配列された平面
から前記遮光板が配置された平面までの空気換算距離を
ｄ、該遮光板が配置されている平面から観察者までの距
離をＬ、該表示素子の画素ピッチをＰと表すと、該遮光
板における前記遮光層のピッチＰ１が、Ｐ１＝Ｐ×Ｌ／（Ｌ＋ｄ）であってもよい。

【００４１】前記マトリクス型表示素子から出射した光
の光軸に対して平行な主光線を収束するフィールドレン
ズをさらに備えていてもよい。

【００４２】前記光学手段は、前記右目用画素グループ
からの出射光に第１の偏光状態を持たせる第１の位相差
板と、前記左目用画素グループからの出射光に第１の偏
光状態とは異なる第２の偏光状態を持たせる第２の位相
差板と、該第１の位相差板及び該第２の位相差板の近傍
に設けられた偏光板とを有していてもよい。

【００４３】上記構成により得られる本発明の画像表示
装置の作用を以下に説明する。

【００４４】本発明の画像表示装置では、複数の画素が
２次元的に配列されたマトリクス型表示素子と、前記表
示素子の複数の画素を右目用画素グループと左目用画素
グループとに分け、前記右目用画素グループと左目用画
素グループとに個別に駆動信号を供給する手段を備え、
前記右目用画素グループと左目用画素グループからの出
射光の偏光状態を互いに異ならせるように光学手段を備
えた立体画像表示装置において、前記光学手段の近傍に
は画素配列に応じた微小レンズアレイを配置したことに
より、偏光板で分離された左右画像の観察範囲を微小レ
ンズアレイで拡大できるため、左右前後及び上下方向の
立体視可能ゾーンを広くでき、偏光眼鏡を装着すること
で多人数で立体画像が観察できる。

【００４５】また、微小レンズアレイの画素拡大効果に
より明るい立体画像を提供できる。

【００４６】本発明の画像表示装置の一実施形態では、
前記表示素子には画素１列毎、つまり走査線毎に交互に
右目用画素グループと左目用画素グループが配列されて
おり、前記微小レンズアレイとして、走査線毎にそれと
平行なシリンドリカルレンズが配列されたレンチキュラ
ーレンズを配置することにより、上述した作用と同様の
作用を実現することができる。

【００４７】また、走査線に対応して１走査線毎にシリ
ンドリカルレンズが配置されることで、立体視可能ゾー
ン内には非表示部（ブラックストライプ）が存在せず、
観察者の片眼のみが非表示部に位置することがないため
立体視可能ゾーンを更に広くでき、表示品位の高い立体
画像を提供できる。

【００４８】また、走査線に対応して交互に左右画素が
配置しているため、立体画像観察時にも、２次元画像観
察時と同じ水平解像度が得られる。

【００４９】また、走査線に対応して左右用画素を交互
に配置しているため、信号線に供給される左右画像信号
は１Ｈ期間毎に切り換えるだけで供給できるため、駆動
回路が複雑にならない。

【００５０】他の実施形態では、前記表示素子には画素
１行毎、つまり信号線毎に交互に右目用画素グループ及
び左目用画素グループが配列されており、前記微小レン
ズアレイは信号線毎にそれと平行なシリンドリカルレン
ズが配列されたレンチキュラーレンズを配置することに
より、上述した作用と同様の作用を実現することができ
る。

【００５１】また、信号線に対応して、１画素ライン毎
にシリンドリカルレンズが配置されているため、立体視
可能ゾーン内では非表示部（ブラックストライプ）が存
在せず、観察者の片眼のみが非表示部に位置することが
ないため、立体視可能ゾーンをさらに広くでき、表示品
位の高い立体画像を提供できる。

【００５２】本発明の他の画像表示装置では、複数の画
素が２次元的に配列されたマトリクス型表示素子と、前
記表示素子の複数の画素を右目用画素グループと左目用
画素グループとに分け、前記右目用画素グループと左目
用画素グループとに個別に駆動信号を供給する手段を備
え、前記右目用画素グループと左目用画素グループから
の出射光の偏光状態を互いに異ならせるように光学手段
を備えた立体画像表示装置において、前記光学手段の近
傍には画素配列に応じた出射光の角度制限手段を配置し
たことにより、偏光板で分離された左目用画像および右
目用画像の観察範囲を拡大でき、左右前後及び上下方向
の立体視可能ゾーンを広くでき、偏光眼鏡を装着するこ
とで多人数で立体画像が観察できる。

【００５３】また、光学手段に遮光板を用いることで、
画素配列が複雑な配列のパネルへの適用が可能となり、
安価な立体画像表示装置を提供することができる。

【００５４】また、出射光の角度制限手段により、副ロ
ーブを除去することができ、表示品位の高い立体画像を
提供できる。

【００５５】本発明の他の画像表示装置の一実施形態で
は、前記表示素子には画素１列毎、つまり１走査線毎に
交互に右目用画素グループ及び左目用画素グループが配
列されており、前記出射光の角度制限手段が該走査線毎
にそれと平行な遮光層が配列された遮光板を配置するこ
とにより、上述した作用と同様の作用を実現することが
できる。

【００５６】また、走査線に対応して１走査線毎に遮光
層が配置されることで、立体視可能ゾーン内には非表示
部が存在せず、観察者の片眼のみが非表示部に位置する
ことがないため立体視可能ゾーンをさらに広くでき、表
示品位の高い立体画像を提供することができる。

【００５７】また、走査線に対応して交互に左右画素が
配置しているため、立体画像観察時にも、２次元画像観
察時と同じ水平解像度が得られる。

【００５８】また、走査線毎に左右用画素が交互に配置
されているため、信号線に供給される左右画像信号は１
Ｈ期間毎に切り換えるだけで供給できるため、駆動回路
が複雑にならない。

【００５９】本発明の他の画像表示装置の他の実施形態
では、前記表示素子には画素１行毎、つまり１信号線毎
に交互に右目用画素グループ及び左目用画素グループが
配列されており、前記出射光の角度制限手段が該信号線
毎にそれと平行な遮光層が配列された遮光板を配置する
ことにより、上述した作用と同様の作用を実現すること
ができる。

【００６０】また、信号線に対応して、１画素ライン毎
に遮光層が配置されているため、立体視可能ゾーン内で
は非表示部（ブラックストライプ）が存在せず、観察者
の片眼のみが非表示部に位置することがないため、立体
視可能ゾーンを更に広くでき、表示品位の高い立体画像
を提供することができる。

【００６１】さらに、本発明の画像表示装置では、前記
表示素子から透過した光の光軸に対して平行な主光線を
アイポイントに収束させるフィールドレンズを配置する
ことにより、微小レンズの各レンズエレメントまたは、
遮光板の開口部を画素ピッチと等間隔で設計した場合に
生じる画素ピッチとレンズピッチあるいは開口部との視
差により発生するモアレ縞を防止することができる。

【００６２】また、フィールドレンズの観察者側焦点距
離を変化することで立体画像が観察できる表示装置から
観察者までの距離を容易に可変できる。

【００６３】あるいは、前記表示装置の画素が配列され
た平面から微小レンズアレイまたは遮光層が配置された
平面までの空気換算距離をｄ、前記微小レンズアレイま
たは遮光層が配置されている平面から観察者までの距離
をＬ、前記表示装置の画素ピッチをＰと表すと、前記微
小レンズアレイまたは遮光層のピッチＰ１を、Ｐ１＝Ｐ
×Ｌ／（Ｌ＋ｄ）とすることにより、画素ピッチと光学
素子の視差によるモアレ縞の発生を防止することができ
る。

【００６４】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本発明の画像表示装置の一実施形態を、
図面を参照しながら説明する。

【００６５】図１は、本実施形態１における画像表示装
置の断面図である。

【００６６】まず、実施形態１において用いられる液晶
表示パネル１１１の構成及びその作製方法を図１に基づ
いて説明する。ガラス基板１０２ａ上に、走査線、信号
線、画素電極（いずれも図示せず）及びＴＦＴ素子１０
４を形成する。画素電極は、マトリクス状に配置された
画素１０３のそれぞれに対して１つずつ設けられる。走
査線は液晶表示パネル１１１の表示画面において水平方
向に沿って、各走査線が１行分の画素１０３に対応する
ように形成され、信号線は走査線と直交するように、各
信号線が１列分の画素１０３に対応するように形成され
る。走査線及び信号線と画素電極とは、ＴＦＴ素子１０
４によって接続される。走査線、信号線、ＴＦＴ素子１
０４及び画素電極は、どのような方法によって形成され
てもよい。なお本明細書では、走査線に平行な方向を行
方向、信号線に平行な方向を列方向とよぶものとする。

【００６７】マトリクス状に配置された画素１０３は、
画素１行毎に右目用画素グループ１０３（ｒ）及び左目
用画素グループ１０３（ｌ）に分けられる。右目用画素
グループ１０３（ｒ）及び左目用画素グループ１０３
（ｌ）は、１走査線毎に交互に配置される。

【００６８】続いて、ＴＦＴ素子１０４が設けられたガ
ラス基板１０２ａ上に、全面にわたって配向膜１０５ａ
を形成する。配向膜１０５ａは、例えばスピンコート法
により基板１０２ａの全面にポリイミド等の有機高分子
材料の前駆体を塗布し、それを焼成することにより形成
される。このようにしてＴＦＴ側の基板が形成される。

【００６９】対向側のガラス基板１０２ｂ上には、カラ
ーフィルター１０８ａ、及びガラス基板１０２ａ上に形
成されたＴＦＴ素子１０４への遮光を行うためのブラッ
クマトリクス１０８ｂが形成される。カラーフィルター
１０８ａ及びブラックマトリクス１０８ｂは、どのよう
な方法によって形成されてもよい。本実施形態１では、
カラーフィルター１０８ａを構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色
のフィルタ部分が信号線に平行なストライプとなるよう
に、かつ走査線方向（画面水平方向）においてＲ、Ｇ、
Ｂが周期的に配列されるようにカラーフィルター１０８
ａを形成した。またブラックマトリクス１０８ｂは、１
画素を囲むように格子状に形成した。続いて、カラーフ
ィルター１０８ａ上に、基板１０２ｂの全面にわたっ
て、透明電極１０３ｃとして用いられる透明導電膜、例
えばＩＴＯ等をスパッタ法により形成し、さらにその上
に、配向膜１０５ｂを配向膜１０５ａと同様にして形成
する。このようにして対向側基板が形成される。

【００７０】続いて、上述したようにして完成したＴＦ
Ｔ側基板及び対向側基板のそれぞれにラビング処理を施
した後に、両基板の間隔を一定に保つためのスペーサ１
０７を介して両基板を貼り合わせる。次に、液晶を両基
板間に真空注入して液晶層１１２を形成する。以上で液
晶表示パネル１１１が完成する。なお本実施形態１で
は、液晶表示パネル１１１の表示モードをＴＮ液晶表示
モードとした。

【００７１】このようにして作製した液晶表示パネル１
１１のガラス基板１０２ｂに隣接するように、偏光軸が
全面同一である偏光板１０１ｂを設ける。続いて、偏光
板１０１ｂの上にストライプ状の位相差板１０６ａ、１
０６ｂを１走査線毎に交互に設ける。つまり位相差板１
０６ａ、１０６ｂを、それぞれが水平方向に並んだ画素
１行分に対応する幅を有するように、画素１行毎に交互
に配置する。位相差板１０６ａの遅相軸は偏光板１０１
ｂの偏光軸から４５度ずれており、位相差板１０６ｂの
遅相軸は、偏光板１０１ｂの偏光軸から位相差板１０６
ａの遅相軸とは逆回りに４５度ずれている。

【００７２】なお、本実施形態１では位相差板１０６
ａ、１０６ｂとしては、ともに１／４波長板が用いられ
ている。これにより、液晶表示素子１１１から出射され
た後に偏光板１０１ｂ、位相差板１０６ａ、１０６ｂを
通過する光は、画素１列毎に交互に偏光方向が直交する
円偏光とされる。観察者１１３は、それぞれの円偏光方
向に対応した偏光板１１０ａ、１１０ｂを有する円偏光
眼鏡を装着することにより、顔を傾けた場合にも立体画
像を観察することができる。

【００７３】次に、位相差板の原理を、図２に基づいて
説明する。

【００７４】一般に、位相差板は、有機高分子材料を一
軸延伸することで、位相差をもたせた複屈折性フィルム
からなる。このとき、位相差板が一軸延伸された方向に
平行な方向を遅相軸（あるいは進相軸、材料によりその
呼び方は異なる）と呼ぶ。

【００７５】次に、図２に示すように、位相差板が一軸
延伸された方向（以下、単に軸方向と呼ぶ）に対して、
角度θの方向から直線偏光光が入射した場合の偏光状態
の変化を説明する。

【００７６】まず、入射した直線偏光光の電界成分を、
位相差板の軸方向に平行な成分と直角な成分とに分け
る。位相差板内では、それぞれの速度成分は、ｖ_⊥＝ｃ
_⊥／ｎ_//、ｖ_//＝ｃ_//／ｎ_⊥で表される。ここで、ｎ_//
は軸方向の屈折率、ｎ_⊥は軸方向に直角な方向の屈折率
（ただしｎ_//＞ｎ_⊥）である。また、ｃ_//＝ｃ×ｃｏｓ
θ、ｃ_⊥＝ｃ×ｓｉｎθ（ただし、ｃは真空中の光束で
ある）である。

【００７７】このため、図２に示すｚ方向の光の速さ
は、位相差板の遅相軸に平行な電界成分が直角方向の電
界成分に比べて遅くなる。この結果、図２に示すｘ方向
とｙ方向での電界強度の変化が同じように起こらず、入
射してきた直線偏光光は、円偏光光、楕円偏光光と変化
していく。

【００７８】例えば、位相差板がもつ位相差を１／４波
長に設定し、軸方向に対してθ＝４５度の角度をなす方
向に偏光している直線偏光光を入射した場合、偏光状態
は左回りの円偏光へと変化する。また、軸方向に対して
θ＝−４５度の角度をなす方向に偏光している直線偏光
光を入射すると、偏光状態は、先の円偏光とは逆回りの
円偏光、つまり右回りの円偏光に変化する。また、位相
差板がもつ位相差を１／２波長に設定した場合には、入
射した直線偏光光から角度２θずれた方向に偏光してい
る直線偏光光に変化し、位相差が１／４波長と１／２波
長との間では、入射直線偏光光は、楕円偏光光に変換さ
れる。

【００７９】ここで、左回りの円偏光と右回りの円偏
光、互いに直交する直線偏光、あるいは、左回りの楕円
偏光と右回りの楕円偏光でかつそれらの交差角度が９０
度になる場合、互いに偏光状態が直交するという。

【００８０】また、本実施形態では、偏光板１０１ｂの
偏光軸と位相差板１０６ａ、１０６ｂの遅相軸とのずれ
を４５度としたが、厳密に４５度とする必要はなく、４
５度±１０度の角度であればよい。

【００８１】次に、ストライプ状に設けられた位相差板
１０６ａ、１０６ｂの前面に、１本のストライプに１個
のシリンドリカルレンズが対応するようにレンチキュラ
ーレンズ板１０９を設ける。したがって、各シリンドリ
カルレンズは、画面水平方向（走査線と平行な方向）に
のび、画素１行分に対応することになる。

【００８２】次に、液晶表示パネル１１１のＴＦＴ側の
基板１０２ａに隣接するように、偏光軸が全面同一であ
る偏光板１０１ａを、その偏光軸が偏光板１０１ｂの偏
光軸と直交するように配置する。以上で、本実施形態１
の画像表示装置が完成する。

【００８３】なお、本実施形態１では、図３に示すよう
に、レンチキュラーレンズ板１０９のシリンドリカルレ
ンズ１０９ａのピッチＰ１を、画素１０３とシリンドリ
カルレンズ１０９ａとの視差によるモアレ縞の発生を防
止するように設定している。より具体的には、液晶表示
パネル１１１の画素１０３のピッチをＰ、画素１０３が
形成されている平面からシリンドリカルレンズ１０９ａ
が形成されている面との空気換算距離をｄ、及びシリン
ドリカルレンズ１０９ａが形成されている平面から観察
者までの距離をＬとすると、シリンドリカルレンズのピ
ッチＰ１は、次の式（４）を満足するように設定され
る。

【００８４】Ｐ１＝ＰＬ／（ｄ＋Ｌ）（４）本実施形態１では、液晶表示パネル１１１の画素１０３
のピッチＰを０．３３ｍｍ、画素１０３が配列されてい
る平面と観察者との距離Ｌを３５０ｍｍ、対向基板１０
２ｂの厚さを１．１ｍｍ、その屈折率をｎ＝１．５２
（つまり、画素１０３が配列されている平面とシリンド
リカルレンズ１０９が形成されている面との空気換算距
離ｄは０．７２ｍｍ）とし、上記式（４）よりシリンド
リカルレンズ１０９ａのピッチＰ１を０．３２９ｍｍに
設定した。

【００８５】次に、レンチキュラーレンズ板の作用を図
４により説明する。なお、図４においては、レンチキュ
ラーレンズ板を参照符号１０で示しているが、図１およ
び図３におけるレンチキュラーレンズ板１０９と同様で
ある。図４において表示装置の中央に配置された画素を
１０３ａ、表示装置の両端に配置された画素を１０３ｂ
および１０３ｃとし、これらの画素に対応するように設
けられたシリンドリカルレンズをそれぞれ１０ａ、１０
ｂおよび１０ｃとする。

【００８６】画素１０３ａからの出射光１２ａは、シリ
ンドリカルレンズ１０ａを通過した後、平行光線とな
り、観察者１１３の両眼に到達する。一方、図４におい
て画素１０３ａの上下に隣接して配置された画素から出
射された光１４ａおよび１４ｂは、シリンドリカルレン
ズ１０ａ通過した後に平行光線となるが、観察者１１３
の両眼とは違う方向に到達する。すなわち、画素１０３
ａに対応するように配置されたシリンドリカルレンズ１
０ａは、対応する画素からの出射光のみを観察者１１３
の方向に集光する。

【００８７】また、表示装置の両端に配置された画素１
０３ｂおよび１０３ｃからの出射光１２ｂおよび１２ｃ
も、本実施形態１では、シリンドリカルレンズのピッチ
Ｐ１を０．３９２ｍｍに設定しているため、各画素に対
応するように配置されたシリンドリカルレンズ１０ｂお
よび１０ｃを通過した後に平行光線となり、同様に、観
察者１１３のアイポイントに集光される。

【００８８】さらに本実施形態では、図５に示すよう
に、各シリンドリカルレンズが対応する画素の１点に集
光するのを防ぐために、レンチキュラーレンズ板１０９
と画素１０３が形成されている面との距離が各シリンド
リカルレンズの焦点距離よりも長くなるようにレンチキ
ュラーレンズ板１０９を配置している。これにより、観
察者がレンズを通して非表示部を観察した場合にも、観
察者は、非表示部以外の画素開口部の一部を観察するこ
とになり、黒帯の発生を抑えることができる。本実施形
態１では各シリンドリカルレンズ１０９ａの焦点距離を
０．７４５ｍｍとした。

【００８９】次に、本実施形態１の画像表示装置を用い
たときの立体視可能ゾーンのサイズを図６を参照しなが
ら説明する。

【００９０】図６において、画像表示装置１２８の画素
１２１のピッチをＰ、ブラックストライプ１２２の幅を
Ｂ、画素１２１が配列された平面からレンチキュラーレ
ンズ板１２６までの空気換算距離をｄ、レンチキュラー
レンズ板１２６の各シリンドリカルレンズを通して画素
１２１の開口部を見込む幅をｙ、レンチキュラーレンズ
板１２６から観察者１２７までの距離をＬとする。ま
た、１画素の両端（ブラックストライプの中央からその
隣のブラックストライプの中央まで）をそれぞれ点Ｃ、
Ｄとし、観察者１２７が位置する平面と交わる点をそれ
ぞれＨ、Ｉとし、これらの直線ＣＩ、ＤＨが交差する点
をＧとすると、観察者１２７は点Ｈより上方向、または
点Ｉより下方向に移動した場合、正規に観察するべき画
素の上下に配置された画素を観察することになり、クロ
ストークが発生する。

【００９１】すなわち、観察者１２７は距離Ｌの位置で
は、上下方向にＹｕｄ（点Ｈから点Ｉまでの距離）の範
囲内だけで立体画像を観察することができる。

【００９２】次に、上下方向に移動することができる立
体視可能ゾーンＹｕｄは、三角形ＣＤＧと三角形ＥＦＧ
との相似から、（Ｐ＋Ｂ）：ｙ＝（ｄ＋ｘ）：ｘ（５）ここで、ｘはレンチキュラーレンズ板１２６から交点Ｇ
までの距離である。

【００９３】また、三角形ＥＦＧと三角形ＩＨＧとの相
似から、ｙ：Ｙｕｄ＝ｘ：（Ｌ−ｘ）（６）式（５）及び（６）より、上下方向の立体視可能ゾーン
のサイズＹｕｄは、次の式（７）で表される。

【００９４】Ｙｕｄ≒（Ｐ＋Ｂ−ｙ）×Ｌ／ｄ（７）本実施形態１では、対角１０．４インチ（縦方向長さ１
５６ｍｍ、横方向長さ２０８ｍｍ）の液晶表示パネルを
用いた。その画素ピッチＰは０．３３ｍｍ、ブラックス
トライプ１２２の幅Ｂは０．０３ｍｍである。また、液
晶表示パネルの対向基板１２３の厚さは１．１ｍｍ、そ
の屈折率はｎ＝１．５２であり、これより画素１２１か
らレンチキュラーレンズ板１２６までの空気換算距離ｄ
は０．７２ｍｍである。さらに、レンチキュラーレンズ
板１２６の各シリンドリカルレンズを通して対応する画
素の開口部を見たときの幅ｙが０．０３ｍｍ、画像表示
装置１２８から観察者１２７までの距離Ｌが３５０ｍｍ
になるように画像表示装置１２８を設計した。このよう
に設計された画像表示装置１２８における上下方向の立
体視可能ゾーンのサイズＹｕｄは、上記式（７）より１
６０ｍｍとなった。

【００９５】これに対して、従来の立体画像表示装置に
おいて上述した仕様と同じ仕様の液晶表示パネルを用い
た場合には、上下方向の立体視可能ゾーンのサイズＹｕ
ｄが上記式（３）から１４ｍｍであった。このように、
本実施形態１の画像表示装置では、上下方向の立体視可
能ゾーンＹｕｄを従来と比べて広くすることができる。

【００９６】続いて前後方向の立体視可能ゾーンのサイ
ズを考える。観察者１２７は、図６に示すＪ−Ｋ間で
は、立体画像を正常に観察する状態のまま移動すること
ができる。観察者１２７がレンチキュラーレンズ板１２
６から観察距離Ｌだけ離れている位置から前方向に移動
できる距離をＹｆ、後ろ方向に移動できる距離をＹｂと
すると、これらの距離は次の式（８）及び（９）で表さ
れる。

【００９７】Ｙｆ＝Ｙｕｄ×Ｌ／（Ｈｖ＋Ｙｕｄ）（８）Ｙｂ＝Ｙｕｄ×Ｌ／（Ｈｖ−Ｙｕｄ）（９）ここで、Ｈｖは画像表示装置１２８の縦方向表示画面
（信号線に平行な方向）の長さである。

【００９８】なお、上記式（９）において、Ｙｕｄ≧Ｈ
ｖの場合、Ｙｂは負の値となるが、これは、立体視可能
ゾーンの後側の限界が無いことを示す。

【００９９】上記式（８）及び（９）より、本実施形態
１の前後方向の立体視可能ゾーンは、Ｌ＝３５０ｍｍの
位置から、前方向の立体視可能ゾーンのサイズＹｆ＝１
７５ｍｍとなる。すなわち観察距離Ｌの位置から、前方
向に１７５ｍｍ移動できる。また、本実施形態１では、
Ｙｕｄ≧Ｈｖとなるように観察距離Ｌを設定しているた
め後方向には制限を受けない。

【０１００】また、本実施形態１では、上述したよう
に、走査線に平行な方向に並んだ画素１行分を一方の目
に対応する画像を提示する画素グループとし、左目用画
素グループと右目用画素グループとを信号線に平行な方
向、つまり列方向において交互に配置し、さらに表示素
子の前面に１走査線に１ストライプが対応するように位
相差板をストライプ状に配置し、それにより左目用画像
と右目用画像との分離を行っている。このため左右方向
の立体視可能ゾーンは制限を受けず、２次元画像観察時
には、用いている表示素子本来のフル解像度で画像を観
察することができる。さらに、このように左目用画素グ
ループ及び右目用画素グループを配置しているので、左
目用画像信号及び右目用画像信号を１走査線毎に切り替
えて交互に供給することが可能である。したがって、駆
動回路を簡単に構成することができる。

【０１０１】また本実施形態１では、レンチキュラーレ
ンズ板を、画素が形成されている平面からレンチキュラ
ーレンズ板までの距離よりも各シリンドリカルレンズの
焦点距離の方が長くなるように配置している。このため
黒帯は発生しない。

【０１０２】以上説明したように、本実施形態１の画像
表示装置では、表示素子の前面に、左目用画素及び右目
用画素からの出射光の偏光方向が直交するように偏光板
及び位相差板が設けられており、位相差板に隣接し、か
つそれぞれの微小レンズは左目用画素及び右目用画素の
いずれか一方からの出射光のみを集光するように配置し
ている。これにより、従来の立体画像表示装置と比べ
て、立体視可能ゾーンを広くできる。左目用画素を走査
線に平行な方向に１行分並べて左目用画素グループと
し、また右目用画素も走査線に平行な方向に１行分なら
べて右目用画素グループとし、さらに左目用画素グルー
プ及び右目用画素グループを信号線に平行な方向におい
て交互に配置した場合には、微小レンズアレイとしては
各画素グループに対応するように配置されるシリンドリ
カルレンズを有するレンチキュラーレンズ板が用いられ
る。

【０１０３】また、各シリンドリカルレンズの焦点距離
を対応する画素までの距離よりも長くしたことにより、
上下方向の画素間に配置された非表示部（ブラックスト
ライプ）を目立たなくでき、明るい立体画像を提供する
ことができる。

【０１０４】また、レンチキュラーレンズ板のシリンド
リカルレンズは、画素ピッチと同ピッチではなく、これ
を補正して得られるピッチで配列されている。これによ
り、マトリクス状に配置された画素とレンチキュラーレ
ンズ板との視差により発生するモアレ縞を防止すること
ができる。

【０１０５】また、走査線と平行な方向、すなわち水平
方向に並べられた１行分の画素に１本のシリンドリカル
レンズが対応しているので、立体画像観察時の画面水平
方向の解像度は低下しない。さらに、走査線１本毎に左
目用画素グループ及び右目用画素グループが交互に配置
されているので、信号線に対して左目用画像信号及び右
目用画像信号を１Ｈ期間毎に切り換えて供給することが
できる。このため、駆動回路を簡単に構成することがで
きる。

【０１０６】また、偏光眼鏡を装着しない場合には、２
次元画像の観察が可能になる。

【０１０７】なお、本実施形態１では、観察距離Ｌを画
像表示装置の縦方向表示画面（信号線に平行な方向）の
長さＨｖに対して、Ｙｕｄ≧Ｈｖとなるように設定した
が、Ｙｕｄ＜Ｈｖと成るように設定しても良い。

【０１０８】また、本実施形態１では位相差板１０６
ａ、１０６ｂの位相差は１／４波長に設定したが、これ
に限定されるわけでは無く、位相差は１／２波長に設定
しても良い。この場合には、左目用画素グループ及び右
目用画素グループのいずれか一方に対応して位相差板を
ストライプ状に配置すればよく、位相差板の作製プロセ
スを簡略化することができる。

【０１０９】また、本実施形態１の画像表示装置では、
アクティブマトリクス型液晶表示パネルを用いている。
しかし、左目用画像及び右目用画像を提示する表示手段
はこれに限定されるものではなく、単純マトリクス型液
晶表示パネル、あるいはＥＬ、ＣＲＴ、プラズマディス
プレイ等の自発光表示素子やプラズマアドレス液晶表示
パネルを用いた場合にも、同様の効果を得ることができ
る。

【０１１０】また、本実施形態１では、液晶表示パネル
としてＴＮ液晶を用いたＴＮ表示モードで表示を行うも
のを用いているが、これに限定されるものではなく、ハ
イブリッド電界効果モードやポリマー分散型液晶、電界
誘起複屈折モード、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、エ
レクトロクリニック効果を有するスメクティック液晶を
用いた相転移モード、動的散乱モード、ゲストホストモ
ード、液晶複合膜等の各種液晶表示モードを使用するこ
とも可能である。これらのモードのうち、非偏光モード
を採用する場合は、偏光板１０１ａは不要となる。

【０１１１】さらに、表示パネルには、偏光板と位相差
板を配置した上にレンチキュラーレンズ板を配置した
が、レンチキュラーレンズ板を配置した上に偏光板と位
相差板を配置しても良い。

【０１１２】また、レンチキュラーレンズ板に代えて、
各画素グループからの出射光の広がりを信号線に平行な
方向において制限するための角度制限手段、例えば走査
線に平行な遮光層を有する遮光板等を配置した場合にも
上述した効果と同様の効果を得ることができる。

【０１１３】また、本実施形態１では、図１に示すよう
にレンチキュラーレンズ板１０９のレンズ１０９ａが形
成されている面を観察者１１７側に露出するように配置
している。しかし、図７に示すように、レンズ１０９ａ
が形成されている面が、位相差板１０６ａおよび１０６
ｂに対向するようにレンチキュラーレンズ板１０９を配
置することもできる。立体視可能ゾーンを広げるには、
表示画素部、位相差板およびレンズ間の距離（厚さ）を
短くする方がよい。通常レンチキュラーレンズ板１０９
のレンズ１０９ａは基板上に形成されるが、樹脂成型で
作製されるため、レンズとしての機能を持たないベース
部が、基板のレンズ１０９ａが形成されない面側に存在
する。このため、レンズ形成面を位相差板１０６ａおよ
び１０６ｂに対向させない配置では、対向基板の厚さと
レンズとして機能しないベース部の厚さ（基板厚さ）と
が、視差を発生させる原因となる。したがって、図７に
示すように、位相差板１０６ａおよび１０６ｂとレンズ
１０９ａが形成されている面とが対向するようにレンチ
キュラーレンズ板１０９を配置することで、立体視可能
ゾーンをさらに広げることができる。

【０１１４】また、本実施形態１では、位相差板上に直
接レンチキュラーレンズを形成するわけではなく、独立
した基板上に形成した。このため、レンチキュラーレン
ズを形成する方法、および材料を自由に選択することが
可能である。すなわち、位相差板形成材料により、レン
チキュラーレンズ形成の工程、および材料は制限を受け
ることがない。

【０１１５】また、本実施形態１では、基板上にレンチ
キュラーレンズを直接形成したが、基板上に位相差板を
形成し、この後、レンズを形成してもよい。この場合に
は、レンズを形成する材料の選択は、制限を受けること
があるが、位相差板をレンズに対して十分近接して配置
することができるため立体視可能ゾーンを広げることが
できる。

【０１１６】また、本実施形態１では、カラーフィルタ
ーにおけるＲ、Ｇ、Ｂ各色のフィルター部分をストライ
プ状に配置したが、デルタ配列でも良い。

【０１１７】また、上記の構成は、本実施形態１に限定
される訳ではなく、以下の実施形態においても適用でき
る。

【０１１８】（実施形態２）本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０１１９】図８は、本実施形態２における立体画像表
示装置の断面図である。なお、図８において、上記図１
に示されている構成要素と同様の構成要素には、同じ参
照符号を付して説明を省略する。

【０１２０】図８に基づき、実施形態２における立体画
像表示パネル２００の構成を説明する。基本的な構成
は、上記実施形態１の液晶表示パネル１１１と同様であ
るが、ストライプ状の位相差板２０６ａおよび２０６ｂ
を、基板２０７上に配置し、これらの上にシリンドリカ
ルレンズアレイ１０９を形成している点、およびストラ
イプ状の位相差板２０６ａ、２０６ｂを、１／２波長板
と１／４波長板とを組み合わせることで形成した点が実
施形態１とは異なっている。したがって、シリンドリカ
ルレンズアレイ１０９は、偏光板１０１ｂと位相差板２
０６ａおよび２０６との間に位置していることになる。
なお、本実施形態２においても、画像表示装置にＴＦＴ
型液晶表示パネルを用いた。

【０１２１】以下、本実施形態２で用いたストライプ状
の位相差板２０６ａ、２０６ｂの形成方法を、図９に基
づいて説明する。

【０１２２】本実施形態２では、まず、１／２波長板を
フォトリソグラフィプロセスを用いて、走査線（図示せ
ず）と平行な方向に交互にパターニングして、１／２波
長の位相差を持った部分２１０と位相差のない部分２１
２とを基板２０７上に形成する。次に、これらの上に、
先に形成した１／２波長の位相差を持つ部分２１０の遅
相軸と直交する遅相軸を有する１／４波長の位相差を持
った位相差板２１４を基板２０７の全面にわたって積層
した。これにより、１／２波長の位相差を持つ部分２１
０と１／４波長板２１４とが積層された部分２１６は１
／４波長の位相差を持ち、位相差のない部分２１２に１
／４波長板２１４が積層された部分２１８は、部分２１
６に対して遅相軸が直交した１／４波長板となる。これ
らが走査線に平行に交互に配置される。したがって、部
分２１６および２１８のうちの一方が図８の位相差板２
０６ａに、他方が位相差板２０６ｂに対応することにな
る。これらの上に、シリンドリカルレンズアレイ１０９
を形成する。

【０１２３】これにより、対向基板１０２ｂに配置され
た偏光板１０１ｂから出射された直線偏光光のうち、シ
リンドリカルレンズアレイ１０９と、１／２波長の位相
差を持つ部分２１０および１／４波長板２１４が積層さ
れた部分２１６とを通過したものは円偏光光に変換さ
れ、シリンドリカルレンズアレイ１０９と、位相差のな
い部分２１２および１／４波長板２１４が積層された部
分２１８とを通過した光は、逆回りの円偏光光に変換さ
れる。すなわち、互いに直交した円偏光光に変換され
る。

【０１２４】観察者１１０は、それぞれの円偏光に応じ
た偏光眼鏡１１０を装着することで、立体画像を観察す
ることができる。

【０１２５】以上説明したように、本実施形態２の画像
表示装置によれば、偏光板とストライプ状の位相差板と
を配置し、さらにこの近傍にレンチキュラーレンズを配
置することで、立体視可能ゾーンを広げることができ
る。

【０１２６】なお、本実施形態２では、位相差を１／２
波長と１／４波長との組み合わせとしたが、これに限定
されるわけではなく、出射偏光光が互いに直交する組み
合わせであればよい。例えば、位相差を１／２波長に設
定し、入射直線偏光に対して遅相軸を２２．５度の角度
で配置すれば、出射偏光は入射偏光に対して４５度回転
した直線偏光で取り出すことができる。また、入射直線
偏光に対して遅相軸を−２２．５度の角度で配置すれ
ば、出射偏光は入射偏光に対して−４５度回転した直線
偏光として取り出すことができる。これらを、走査線に
交互に配置することで、出射偏光光を互いに直交した状
態で取り出すことができる。これに対応した偏光眼鏡を
装着することで立体画像を観察することができる。

【０１２７】また、上記の構成は、本実施形態２に限定
されるわけではなく、他の実施形態においても適用する
ことができる。

【０１２８】（実施形態３）図１０は、本実施形態３に
おける画像表示装置の断面図である。本実施形態の画像
表示装置の構成は、基本的には上記実施形態１の画像表
示装置と同じであるが、信号線に平行な方向（列方向）
に並んだ画素１列分を左目用画素グループまたは右目用
画素グループとし、左目用画素グループ及び右目用画素
グループを走査線に平行な方向（行方向）において交互
に配置した点、及びそれに伴って各シリンドリカルレン
ズが信号線に平行になるようにレンチキュラーレンズ板
を配置した点が実施形態１とは異なる。図１０におい
て、図１と同様の構成要素には同じ参照符号を付して説
明を省略する。

【０１２９】本実施形態３においても、実施形態１と同
様に、マトリクス状に配列された画素１０３とレンチキ
ュラーレンズ板１０９との視差によるモアレ縞の発生を
防止するようにレンチキュラーレンズ板１０９のシリン
ドリカルレンズのピッチＰ１を設定している。本実施形
態３では、液晶表示パネル１１１として対角１０．４イ
ンチ、画素ピッチＰが０．２５ｍｍ、対向基板１０２ｂ
の厚さが１．１ｍｍ、その屈折率が１．５２である液晶
表示パネルを用い、レンチキュラーレンズ板１０９から
観察者までの距離Ｌを３５０ｍｍとし、シリンドリカル
レンズのピッチＰ１を上記式（４）から０．２４９ｍｍ
とした。なお、本実施形態３では、シリンドリカルレン
ズの焦点距離は、レンチキュラーレンズ板１０９と画素
が形成された面との距離となるように設定している。

【０１３０】次に、本実施形態３の画像表示装置を用い
た時の立体視可能ゾーンＹのサイズを図１１を参照しな
がら説明する。

【０１３１】図１１において、画像表示装置４０８の画
素４０１のピッチをＰ、走査線に平行な方向（行方向）
において隣接する画素４０１間のブラックストライプ４
０２の幅をＢ、画素４０１が配列された平面からレンチ
キュラーレンズ板４０６までの空気換算距離をｄ、レン
チキュラーレンズ板４０６から観察者４０７までの距離
をＬとすると、左右方向の立体視可能ゾーンＹｌｒのサ
イズは、下記の式（１０）で表される。

【０１３２】Ｙｌｒ＝（Ｐ＋Ｂ）×Ｌ／ｄ（１０）本実施形態３では、対角１０．４インチ（縦方向長さ１
５６ｍｍ、横方向長さ２０８ｍｍ）の液晶表示パネルを
用いた。その画素ピッチＰは０．２５ｍｍ、ブラックス
トライプ４０２の幅Ｂは０．０２ｍｍ、液晶表示パネル
の対向基板４０３の厚さは１．１ｍｍ、その屈折率は
１．５２である。したがって、画素４０１が形成されて
いる平面からレンチキュラーレンズ板４０６までの空気
換算距離ｄは０．７２ｍｍとなる。また、画像表示装置
４０８から観察者４０７までの距離Ｌを３５０ｍｍで設
計した。このとき、左右方向の立体視可能ゾーンのサイ
ズＹｌｒは１３０ｍｍとなる。

【０１３３】これに対して、従来の立体画像表示装置に
おいて上述した仕様と同様の仕様の液晶表示パネルを用
いた場合の左右の立体視可能ゾーンのサイズＹｌｒは、
観察者の両眼間隔ｅ＝６５ｍｍ（人間の両眼間隔は平均
は約６５ｍｍ）を超えることができない。したがって、
本実施形態３の画像表示装置は、従来の立体画像表示装
置と比べると、左右方向の立体視可能ゾーンのサイズＹ
ｌｒを２倍に広くすることができる。

【０１３４】また、レンチキュラーレンズ板の各シリン
ドリカルレンズは、信号線に平行に並んだ画素から構成
される右目用画素グループまたは左目用画素グループの
それぞれに対応して、走査線に平行な方向において周期
的に配置されているので、左右方向の立体視可能ゾーン
Ｙｌｒ内に黒帯が発生することはない。

【０１３５】次に、前後方向の立体視可能ゾーンを考え
る。観察者４０７の両眼は間隔ｅで水平に配置されてい
るので、観察者４０７が正常に立体画像を観察すること
のできる状態を維持しつつ移動することのできる距離
は、図１１に示すＨ−Ｉ間の距離となる。したがって、
観察位置Ｌから観察者４０７が前方向に移動することの
できる距離（前方向の立体視可能ゾーンのサイズ）Ｙ
ｆ、及び後方向に移動することのできる距離（後方向の
立体視可能ゾーンのサイズ）Ｙｂは、それぞれ、下記の
式（１１）及び（１２）で表される。

【０１３６】Ｙｆ＝ｅＬ／（Ｈｈ＋Ｙｌｒ）（１１）Ｙｂ＝ｅＬ／（Ｈｈ−Ｙｌｒ）（１２）ここで、Ｈｈは、画像表示装置４０８の横方向の長さで
ある。

【０１３７】上記式（１１）及び（１２）より、本実施
形態３では、前後方向の立体視可能ゾーンは、Ｌ＝３５
０ｍｍの位置から、前方向の立体視可能ゾーンＹｆ＝６
７ｍｍとなり、後方向の立体視可能ゾーンＹｂ＝２９１
ｍｍとなる。したがって、本実施形態３の画像表示装置
では、従来の立体画像表示装置、例えば図１８に示す装
置と比べて、前後方向の立体視可能ゾーンＹｆ、Ｙｂを
広くすることができる。

【０１３８】なお、本実施形態３では、信号線を、１信
号線毎に液晶表示パネルの上下方向に交互に引き出し、
左目用画像信号及び右目用画像信号は表示パネルの上下
方向からそれぞれ独立して供給した。

【０１３９】以上説明したように、本実施形態３の画像
表示装置では、表示素子の前面に、左目用画素及び右目
用画素からの出射光の偏光状態を異ならせるように偏光
板及び位相差板が設けられており、レンチキュラーレン
ズ板を、位相差板に隣接し、かつそれぞれのシリンドリ
カルレンズが左目用画素グループ及び右目用画素グルー
プのいずれか一方のみに対応するように配置している。
したがって、従来の立体画像表示装置では、画面水平方
向に配置された左目用及び右目用の計２画素に１個のシ
リンドリカルレンズが対応するようにレンチキュラーレ
ンズ板が配置されていたせいで、観察者が左右方向に移
動した場合に、非表示部がレンズにより拡大された黒帯
が観察され、その結果左右方向の立体視可能ゾーンが制
限されたのに対して、本実施形態３では、観察者が左右
方向に移動した場合でも黒帯が観察されることがなく、
立体視可能ゾーンを広くすることができる。

【０１４０】また、上下方向から１信号線毎に交互に信
号線を引き出し、これに準じて左目用画素信号及び右目
用画素信号を供給するため、駆動回路を簡単に構成する
ことができる。

【０１４１】また、シリンドリカルレンズのピッチ補正
を行うことにより、画素とレンチキュラーレンズ板との
視差により発生するモアレ縞を防止できる。

【０１４２】また、偏光眼鏡を装着しない場合には、２
次元画像の観察が可能になる。

【０１４３】（実施形態４）本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０１４４】図１２は、本実施形態４における画像表示
装置の断面図である。本実施形態４の画像表示装置の構
成は基本的には上記実施形態１と同じであるが、レンチ
キュラーレンズ板１０９のさらに前面に、画像表示装置
からの出射光の角度を制限するための遮光板５１０が設
けられている点が実施形態１とは異なる。図１２におい
て、図１及び５と同じ構成要素には同じ参照符号を付
し、説明を省略する。

【０１４５】遮光板５１０は、画像表示装置１１１の画
素が配列されている平面に対して垂直な方向に形成され
た複数の遮光層５１１を有しており、各遮光層５１１が
シリンドリカルレンズ間に位置するように配置される。
また、遮光層５１１は走査線に平行な方向にのびるよう
に配置される。本実施形態４では、遮光板５１０は、厚
さ０．２５９ｍｍの透明樹脂膜と厚さ０．０５ｍｍの黒
色樹脂を交互に積層圧着したものを切り出すことによ
り、レンチキュラーレンズ板１０９からの厚さが０．４
９ｍｍとなるように作製した。

【０１４６】また、本実施形態４においては、マトリク
ス状に配列された画素１０３、レンチキュラーレンズ板
１０９及び遮光板５１０の間の視差によりモアレ縞が発
生するのを防ぐために、遮光板５１０の遮光層５１１が
設けられるピッチＰ１を設定している。本実施形態３で
は、対角４インチ、画素ピッチＰが０．２６ｍｍ、対向
基板の厚さが１．５９ｍｍ、その屈折率が１．５２であ
る液晶表示パネルを用い、画像表示装置から観察者まで
の距離Ｌを４００ｍｍに設計しており、遮光層５１１が
設けられるピッチＰ１は、上記式（４）から０．２５９
ｍｍに設定した。

【０１４７】次に、本実施形態４の画像表示装置を用い
たときの立体視可能ゾーンのサイズＹを図１３を参照し
ながら説明する。

【０１４８】図１３において、画像表示装置６０８の画
素６０１のピッチをＰ、信号線に平行な方向において隣
接する画素間のブラックストライプ６０２の幅をＢ、画
素が配列された平面から遮光板６０７までの空気換算距
離をｄ、遮光板６０７から観察者６０９までの距離をＬ
とすると、上下方向の立体視可能ゾーンＹｕｄは前記式
（７）で表される。

【０１４９】本実施形態４では、対角４インチ（縦方向
長さ４５ｍｍ、横方向長さ６０ｍｍ）の液晶表示パネル
を用いた。その画素ピッチＰは０．２６ｍｍ、ブラック
ストライプ６０２の幅Ｂは０．０５ｍｍ、対向基板の厚
さｄ１は１．５９ｍｍ、その屈折率は１．５２である。
したがって、画素６０１が形成されている平面から遮光
板６０７までの空気換算距離は実質的に１．０４ｍｍと
なる。また、画像表示装置６０８から観察者６０９まで
の距離Ｌは４００ｍｍで設計した。このとき、観察者６
０９が正常に立体画像を観察しつつ上下方向に移動する
ことのできる立体視可能ゾーンのサイズＹｕｄは１１８
ｍｍとなる。これに対して、同じ仕様の液晶表示パネル
を用いた従来の立体画像表示装置の上下方向の立体視可
能ゾーンのサイズが１４ｍｍであった。このように、本
実施形態４の画像表示装置においても、上下方向の立体
視可能ゾーンを従来と比べて広くすることができる。

【０１５０】また、前後方向の立体視可能ゾーンは、前
記式（８）及び（９）で表され、本実施形態４では、前
方向の立体視可能ゾーンのサイズＹｆが２６５ｍｍとな
り、後方向には制限を受けない。このように、本実施形
態４の画像表示装置では、上下方向だけではなく、前後
方向の立体視可能ゾーンを広げることができる。

【０１５１】また本実施形態４では、実施形態１と同様
に、走査線に対応して左目用が素グループ及び右目用画
素グループが交互に配置されており、その前面に走査線
に対応してストライプ状に位相差板が配置され、それに
より左目用画像と右目用画像との分離を行っている。こ
のため、左右方向の立体視可能ゾーンは制限を受けず、
２次元画像観察時には用いている表示素子本来のフル解
像度で画像を観察することができる。

【０１５２】なお、本実施形態４では、遮光板の遮光層
は、走査線方向にのび、かつ互いに平行になるように配
置している。しかし、遮光層を光軸に対して傾斜させて
配置した場合にも同様の効果を得ることができる。

【０１５３】以上説明したように、本実施形態４の画像
表示装置では、表示素子の前面に、左目用画素と右目用
画素とで出射光の偏光状態を異ならせるように偏光板及
び位相差板が設けられており、レンチキュラーレンズ板
を位相差板に隣接し、かつ各シリンドリカルレンズが走
査線に沿って並べられている画素１行分に対応するよう
に配置し、さらに各シリンドリカルレンズからの出射光
の角度を制限するための遮光板をレンチキュラーレンズ
板の前面に設けている。それにより、観察者が左右方向
に移動した場合でも黒帯が観察されることはなく、左右
方向の立体視可能ゾーンは制限を受けず、また上下方向
及び前後方向の立体視可能ゾーンを広くすることができ
る。

【０１５４】また、角度を制限するために遮光板を配置
したことにより、観察者の上下移動に伴うクロストーク
ゾーンを除去することができる。

【０１５５】また、レンチキュラーレンズ及び遮光板
を、ともにピッチ補正を行って配置したことにより、マ
トリクス状に配置された画素、レンチキュラーレンズ板
及び遮光板の間の視差によりモアレ縞が発生するのを防
止することができる。

【０１５６】（実施形態５）本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０１５７】図１４は、本実施形態５における画像表示
装置の断面図である。本実施形態の画像表示装置の構成
は、基本的には上記実施形態１の画像表示装置と同じで
あるが、左目用画素グループ及び右目用画素グループの
それぞれを信号線に平行に並んだ画素１列分で構成し、
かつ左目用画素グループ及び右目用画素グループを走査
線に平行な方向において交互に配置した点、偏光板と位
相差板の組み合わせを用いずに、液晶表示素子の両側の
偏光板をともに信号線に平行な方向にのびるストライプ
状とした点、及びレンチキュラーレンズ板に代えて遮光
板７０９を用いた点が実施形態１とは異なる。なお、図
１と同様の構成要素には同じ参照符号を付して説明を省
略する。

【０１５８】本実施形態５の画像表示装置７１３では、
ＴＦＴ側基板１０２ａの液晶層１１２とは反対側の表面
に偏光板７０１ａ、偏光板７０１ｂを信号線に対応して
画面の垂直方向にのびるように交互に設け、対向基板１
０２ｂの液晶層１１２とは反対側の表面に偏光板７０１
ｃ、７０１ｄをストライプ状に設けている。偏光板７０
１ａ、７０１ｂの偏光軸は互いに直交しており、また偏
光板７０１ｃ、７０１ｄの偏光軸も互いに直交してい
る。さらに、対向する偏光板同士の偏光軸は互いに直交
した配置となっている。つまり偏光板７０１ａ、７０１
ｄの偏光軸は互いに直交しており、偏光板７０１ｂ、７
０１ｃの偏光軸は互いに直交している。これにより、右
目用画像と左目用画像とが分離されて観察者の両眼に割
り当てられる。

【０１５９】遮光板７０９は、信号線に対応して周期的
に配置された開口部を有するスリット板であり、その開
口部は表示装置の非表示部１０８ｂと同一の幅を有する
ように作製されている。本実施形態５では、開口部のピ
ッチＰ１が０．１６ｍｍとなるように遮光板７０９を作
成した。

【０１６０】上述したような構成を有する本実施形態５
の画像表示装置の立体視可能ゾーンのサイズＹを図１５
を参照しながら説明する。

【０１６１】図１５において、画像表示装置８０６の画
素８０１のピッチをＰ、走査線に平行な方向（行方向）
において隣接する画素間のブラックストライプ８０２の
幅をＢ、画素８０１が配列されている平面からスリット
板８０５までの空気換算距離をｄ、スリット板８０５の
開口幅をｙ、スリット板８０５から観察者８０７までの
距離をＬとすると、左右方向の立体視可能ゾーンのサイ
ズＹｌｒは下記の式（１３）で表される。

【０１６２】Ｙｌｒ＝（Ｐ＋Ｂ−ｙ）×Ｌ／ｄ（１３）本実施形態５では、対角４インチ（縦方向長さ４５ｍ
ｍ、横方向長さ６０ｍｍ）の液晶表示パネルを用いた。
その画素ピッチＰは０．１６ｍｍ、ブラックストライプ
の幅Ｂは０．０１ｍｍ、対向基板８０３の厚さｄ１は
１．１ｍｍ、その屈折率ｎ＝１．５２である。したがっ
て、画素８０１が配列されている平面からスリット板８
０５までの空気換算距離ｄは０．７２ｍｍとなる。ま
た、スリット板の開口部の幅ｙを０．０１ｍｍ、画像表
示装置８０６から観察者８０７までの距離Ｌを４００ｍ
ｍで設計した。このとき、観察者８０７が正常に立体画
像を観察できる状態を維持しながら左右方向に移動する
ことができる範囲、すなわち立体視可能ゾーンのサイズ
Ｙｌｒは８８ｍｍとなる。このように、本実施形態５の
画像表示装置では、従来の立体画像表示装置と比べて、
立体視可能ゾーンを左右方向に広くすることができる。

【０１６３】また、前方向の立体視可能ゾーンのサイズ
Ｙｆ、及び後方向の立体視可能ゾーンのサイズＹｂは、
実施形態３と同様に上記式（１１）及び（１２）で表さ
れる。本実施形態５では、前方向の立体視可能ゾーンＹ
ｆ＝１７５ｍｍとなり、後方向には制限を受けない。

【０１６４】なお、本実施形態５においては、偏光板７
０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ及び７０１ｄを、対向する
偏光板同士で偏光軸が互いに直交するように配置してい
る。しかし、対向する偏光板同士で偏光軸が互いに平行
になるように配置した場合にも、上述したような立体視
可能ゾーンの拡大という効果を得ることができる。ま
た、ストライプ状の偏光板を用いる代わりに、実施形態
１から３のように全面にわたって偏光軸が一様である偏
光板を液晶表示パネルの前面と背面とに配置し、その前
面にストライプ状の位相差板を設けた場合にも、上述し
た効果と同様の効果を得ることができる。

【０１６５】また、本実施形態５では、左目用画素グル
ープ及び右目用画素グループのそれぞれを、信号線に平
行な方向に並んだ画素１列分から構成している。しか
し、代わりに走査線に平行な方向に並んだ画素１行分で
各画素グループを構成し、該画素１行分に対応するよう
に複数の開口が走査線に平行に並んだスリット板を配置
した場合にも同様の効果を得ることができる。さらにこ
の場合には、駆動回路を簡単に構成することができると
いう利点がある。

【０１６６】以上説明したように、本実施形態５の画像
表示装置では、表示素子の前面に左目用画素と右目用画
素とで偏光方向が直交するように偏光板を具備し、偏光
板に隣接して角度制御手段としてスリット板を配置した
ことにより、観察者が左右方向に移動した場合でも黒帯
が観察されることはなく左右方向の立体視可能ゾーンを
広くでき、上下方向及び前後の立体視可能ゾーンを広く
できる。

【０１６７】また、遮光板の開口部を、ピッチ補正を行
って作製することにより、画素ピッチと遮光板の視差に
より発生するモアレ縞を防止できる。

【０１６８】また、偏光眼鏡を装着しない場合には２次
元画像の観察が可能となる。

【０１６９】（実施形態６）本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０１７０】図１６は、本実施形態６における画像表示
装置の断面図である。図１６において、図１と同様の構
成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。

【０１７１】本実施形態の画像表示装置の構成は、基本
的には上記実施形態１の画像表示装置と同じであるが、
走査線に対応して配置されたレンチキュラーレンズ板１
０９の前面に、画素からの出射光を観察者方向のアイポ
イントに収束するためのフィールドレンズ１３が配置さ
れる点が実施形態１とは異なる。フィールドレンズ１３
を配置したことにより、マトリクス状に配列された画素
とレンチキュラーレンズ板との視差によるモアレ縞の発
生を防止することができる。したがって、レンチキュラ
ーレンズ板１０９のシリンドリカルレンズのピッチＰ１
は、実施形態１とは異なり、表示パネル１２の画素ピッ
チＰと同じに設定することができる。本実施形態６で
は、レンチキュラーレンズ板１０９のシリンドリカルレ
ンズのピッチＰ１及び画素ピッチＰをともに０．２５ｍ
ｍに設定した。

【０１７２】なお、本実施形態６の立体視可能ゾーンは
実施形態１と同じであるため、ここではその説明を省略
する。

【０１７３】以上説明したように、本実施形態６の画像
表示装置では、表示素子の前面に左目用画素と右目用画
素とで偏光方向が直交するように偏光板及び位相差板が
設けられており、偏光板及び位相差板に隣接してレンチ
キュラーレンズ板及びフィールドレンズを配置してい
る。これにより立体視可能ゾーンを広くすることができ
る。

【０１７４】また、レンチキュラーレンズ板のピッチを
画素ピッチと等しく設定した場合であっても、レンチキ
ュラーレンズ板の前面にフィールドレンズを配置してい
るので画素とレンチキュラーレンズ板との視差により発
生するモアレ縞を防止することができる。

【０１７５】さらに、フィールドレンズの焦点距離を変
えることにより、容易に観察距離Ｌを変えることができ
る。

【０１７６】なお、フィールドレンズを上記実施形態
３、４及び５のいずれに適用した場合にも、本実施形態
６と同様の効果を得ることができる。

【０１７７】上記実施形態１〜６では、いずれも、右目
用画素グループ及び左目用画素グループのそれぞれを、
走査線に平行な方向に並んだ画素１行分、あるいは信号
線に平行な方向に並んだ画素１列分で構成している。し
かし、各画素グループを１以上の画素で構成し、かつ右
目用画素グループ及び左目用画素グループをモザイク状
に配置した場合にも、上記実施形態のそれぞれで述べた
効果と同様の効果を得ることができる。この場合には、
左目用画素グループからの出射光の偏光状態と右目用画
素グループからの出射光の偏光状態とを異ならせるため
の光学手段として偏光板と位相差板との組み合わせを用
いるときには、位相差板を画素グループの配置に対応し
たモザイク状に配置する。あるいは、実施形態５で述べ
たように偏光板のみを用いる場合には、液晶表示パネル
の前面及び背面の両方において、偏光板を、画素グルー
プの配置に対応してモザイク状に配置する。またレンチ
キュラーレンズ板は、マイクロレンズアレイに置き換え
られ、このマイクロレンズアレイは、各マイクロレンズ
が１つの画素グループに対応するように配置される。

【０１７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像表示
装置では、偏光板で分離された左右画像の観察範囲を微
小レンズアレイで拡大することができるため、左右前後
及び上下方向の立体視可能ゾーンを広くでき、偏光眼鏡
を装着することで多人数で立体画像が観察できる。

【０１７９】また微小レンズアレイの作用により明るい
立体画像を提供することができる。

【０１８０】特に、本発明の画像表示装置の一実施形態
では、走査線に平行な方向に並んだ画素１行分に対応し
て、１走査線毎にシリンドリカルレンズが配置される。
したがって、立体視可能ゾーン内には非表示部が存在せ
ず、観察者の片眼のみが非表示部に位置することがない
ため、立体視可能ゾーンをさらに広くでき、表示品位の
高い立体画像を提供することができる。

【０１８１】また、１走査線毎に交互に左目用画素グル
ープ及び右目用画素グループを配置しているため、２次
元画像観察時には、用いている表示素子本来のフル解像
度で画像を観察することができる。

【０１８２】また、１走査線毎に交互に左目用画素グル
ープ及び右目用画素グループを配置しているため、信号
線に供給される左目用画像信号及び右目用画像信号は１
Ｈ期間毎に切り換えるだけで供給できる。このため、駆
動回路が複雑にならない。

【０１８３】他の実施形態では、信号線に平行な方向に
並んだ画素１列分に対応して、１信号線毎にシリンドリ
カルレンズが配置されているため、立体視可能ゾーン内
では非表示部（ブラックストライプ）が存在せず、観察
者の片眼のみが非表示部に位置することがない。このた
め、立体視可能ゾーンをさらに広くすることができ、表
示品位の高い立体画像を提供することができる。

【０１８４】あるいは、本発明の他の画像表示装置で
は、偏光板で分離された左右画像の観察範囲を出射光の
角度制限手段で拡大できるため、左右前後及び上下方向
の立体視可能ゾーンを広くすることができ、偏光眼鏡を
装着することで多人数で立体画像が観察できる。

【０１８５】また、出射光の角度制限手段に遮光板を用
いることで、画素配列が複雑な配列のパネルへの適用が
可能となり、安価な立体画像表示装置を提供できる。

【０１８６】また、出射光の角度制限手段により、副ロ
ーブを除去することができ、表示品位の高い立体画像を
提供できる。

【０１８７】特に、本発明の他の画像表示装置の一実施
形態では、走査線に平行な方向に並んだ画素１行分に対
応して１走査線毎に遮光層が配置される。このため立体
視可能ゾーン内には非表示部が存在せず、観察者の片眼
のみが非表示部に位置することがない。したがって、立
体視可能ゾーンをさらに広くすることができ、表示品位
の高い立体画像を提供することができる。

【０１８８】また、走査線に平行な方向に並んだ画素１
行分に対応して、１走査線毎に交互に左目用画素グルー
プ及び右目用画素グループが配置されているため、２次
元画像観察時には用いている表示素子本来のフル解像度
で画像を観察することができる。

【０１８９】また、１走査線毎に左目用画素グループ及
び右目用画素グループが交互に配置されているため、信
号線に供給される左目用画像信号及び右目用画像信号は
１Ｈ期間毎に切り換えるだけで供給できる。このため、
駆動回路が複雑にならない。

【０１９０】他の実施形態では、信号線に平行な方向に
並んだ画素１列分に対応して、１信号線毎に遮光層が配
置されているため、立体視可能ゾーン内では非表示部
（ブラックストライプ）が存在せず、観察者の片眼のみ
が非表示部に位置することがない。このため、立体視可
能ゾーンをさらに広くすることができ、表示品位の高い
立体画像を提供することができる。

【０１９１】また、本発明の画像表示装置では、フィー
ルドレンズをさらに設けている。したがって、微小レン
ズの各レンズエレメントまたは、遮光板の開口部を画素
ピッチと等間隔で設計した場合に生じる画素ピッチとレ
ンズピッチあるいは開口部のピッチとの視差により発生
するモアレ縞を防止することができる。また、フィール
ドレンズの観察者側焦点距離を変化することで立体画像
が観察できる表示装置から観察者までの距離を容易に可
変できる。

【０１９２】あるいは、本発明の画像表示装置では、前
記表示装置の画素が配列された平面から微小レンズアレ
イまたは遮光層が配置された平面までの空気換算距離を
ｄとし、前記微小レンズアレイまたは遮光層が配置され
ている平面から観察者までの距離をＬとし、前記表示装
置の画素ピッチをＰとしたときに、前記微小レンズアレ
イまたは遮光層のピッチをＰ１を、Ｐ１＝Ｐ×Ｌ／（Ｌ
＋ｄ）と表すことにより、画素ピッチと光学素子の視差
によるモアレ縞の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における画像表示装置の断
面図である。

【図２】位相差板の原理を説明する図である。

【図３】本発明の実施形態１におけるピッチ補正を説明
する図である。

【図４】レンチキュラーレンズ板の作用を説明する図で
ある。

【図５】本発明の実施形態１におけるレンチキュラーレ
ンズ板の各シリンドリカルレンズの焦点距離を説明する
図である。

【図６】本発明の実施形態１における立体視可能ゾーン
を説明する図である。

【図７】本発明の実施形態１の改変例における画像表示
装置の断面図である。

【図８】本発明の実施形態２における画像表示装置の断
面図である。

【図９】図８におけるストライプ状の位相差板の構成を
示す図である。

【図１０】本発明の実施形態３における画像表示装置の
断面図である。

【図１１】本発明の実施形態３における立体視可能ゾー
ンを説明する図である。

【図１２】本発明の実施形態４における画像表示装置の
断面図である。

【図１３】本発明の実施形態４における立体視可能ゾー
ンを説明する図である。

【図１４】本発明の実施形態５における画像表示装置の
断面図である。

【図１５】本発明の実施形態５における立体視可能ゾー
ンを説明する図である。

【図１６】本発明の実施形態６における画像表示装置の
断面図である。

【図１７】従来のレンチキュラー方式における左右方向
の立体視可能ゾーンを説明する図である。

【図１８】従来のレンチキュラー方式による前後方向の
立体視可能ゾーンを説明する図である。

【図１９】従来のレンチキュラー方式による立体画像表
示装置の構成を概略的に示す図である。

【図２０】従来のレンチキュラー方式による他の立体画
像表示装置の構成を概略的に示す図である。

【図２１】従来の偏光眼鏡式立体画像表示装置の構成を
概略的に示す図である。

【図２２】従来の偏光眼鏡式立体画像表示装置の構成を
概略的に示す図である。

【符号の説明】

１０１ａ、１０１ｂ偏光板１０２ａＴＦＴ側基板１０２ｂ対向基板１０３（ｒ）、１０３（ｌ）画素１０４ブラックストライプ１０５ａ、１０５ｂ配向膜１０７スペーサ１０８ａ対向電極１０８ｂブラックマトリクス１０９レンチキュラーレンズ板１１０偏光眼鏡１１１液晶表示パネル１１２液晶層

フロントページの続き (72)発明者浜田浩大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者西口憲治大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平４−18893（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元に配列され、複数の右目用画素グ
ループ及び左目用画素グループに分けられている複数の
画素を有するマトリクス型表示素子であって、該右目用
画素グループ及び該左目用画素グループのそれぞれは少
なくとも１つの画素を含んでいるマトリクス型表示素子
と、該右目用画素グループと該左目用画素グループとに個別
に駆動信号を供給する手段と、該右目用画素グループからの出射光の偏光状態と該左目
用画素グループからの出射光の偏光状態を異ならせる光
学手段と、該光学手段の近傍に設けられており、複数の微小レンズ
を有する微小レンズアレイであって、該微小レンズのそ
れぞれは、該右目用画素グループ及び該左目用画素グル
ープのうちの対応する１つのグループからの出射光をほ
ぼ平行にするように配置されている微小レンズアレイ
と、を備えている画像表示装置。
【請求項２】前記右目用画素グループ及び前記左目用
画素グループのそれぞれは画素１行分から構成されてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループは
列方向において交互に配列されており、前記微小レンズ
アレイは、それぞれが該画素１行分に対応するようにの
びている複数のシリンドリカルレンズが該列方向に配列
されたレンチキュラーレンズである、請求項１に記載の
画像表示装置。
【請求項３】前記右目用画素グループ及び前記左目用
画素グループのそれぞれは画素１列分から構成されてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループは
行方向において交互に配列されており、前記微小レンズ
アレイは、それぞれが該画素１列分に対応するようにの
びている複数のシリンドリカルレンズが該行方向に配列
されたレンチキュラーレンズである、請求項１に記載の
画像表示装置。
【請求項４】前記微小レンズアレイの焦点距離は、前
記マトリクス型表示素子と該微小レンズアレイとの距離
よりも大きい、請求項１から３のいずれか１つに記載の
画像表示装置。
【請求項５】前記表示素子の前記画素が配列された平
面から前記微小レンズアレイが配置された平面までの空
気換算距離をｄ、該微小レンズアレイが配置されている
平面から観察者までの距離をＬ、該表示素子の画素ピッ
チをＰと表すと、該微小レンズアレイのピッチＰ１が、Ｐ１＝Ｐ×Ｌ／（Ｌ＋ｄ）である、請求項１から４に記載の画像表示装置。
【請求項６】２次元に配列され、複数の右目用画素グ
ループ及び左目用画素グループに分けられている複数の
画素を有するマトリクス型表示素子であって、該右目用
画素グループ及び該左目用画素グループのそれぞれは少
なくとも１つの画素を含んでいるマトリクス型表示素子
と、該右目用画素グループと該左目用画素グループとに個別
に駆動信号を供給する手段と、該右目用画素グループからの出射光の偏光状態と該左目
用画素グループからの出射光の偏光状態を異ならせる光
学手段と、該光学手段の近傍に設けられており、該右目用画素グル
ープ及び該左目用画素グループのそれぞれからの出射光
の角度を制限する角度制限手段と、を備えている、画像
表示装置。
【請求項７】前記右目用画素グループ及び前記左目用
画素グループのそれぞれは画素１行分から構成されてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループは
列方向において交互に配列されており、前記角度制限手
段は、該画素１行分に対応するようにそれぞれのびてい
る複数の遮光層が該列方向に配列された遮光板である、
請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】前記右目用画素グループ及び前記左目用
画素グループのそれぞれは画素１列分から構成されてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループは
行方向において交互に配列されており、前記角度制限手
段は、該画素１列分に対応するようにそれぞれのびてい
る複数の遮光層が該行方向に配列された遮光板である、
請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項９】前記右目用画素グループ及び前記左目用
画素グループのそれぞれは画素１行分から構成されてお
り、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループは
列方向において交互に配列されており、前記角度制限手
段は、該画素１行分に対応するようにそれぞれのびてい
る複数の開口が該列方向に配列されたスリット板であ
る、請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項１０】前記右目用画素グループ及び前記左目
用画素グループのそれぞれは画素１列分から構成されて
おり、該右目用画素グループ及び該左目用画素グループ
は行方向において交互に配列されており、前記角度制限
手段は、該画素１列分に対応するようにそれぞれのびて
いる複数の開口が該行方向に配列されたスリット板であ
る、請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項１１】前記表示素子の前記画素が配列された
平面から前記遮光板が配置された平面までの空気換算距
離をｄ、該遮光板が配置されている平面から観察者まで
の距離をＬ、該表示素子の画素ピッチをＰと表すと、該
遮光板における前記遮光層のピッチＰ１が、Ｐ１＝Ｐ×Ｌ／（Ｌ＋ｄ）である、請求項７から１０のいずれか１つに記載の画像
表示装置。
【請求項１２】前記マトリクス型表示素子から出射し
た光の光軸に対して平行な主光線を収束するフィールド
レンズをさらに備えている、請求項１から４及び６から
１０のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１３】前記光学手段は、前記右目用画素グル
ープからの出射光に第１の偏光状態を持たせる第１の位
相差板と、前記左目用画素グループからの出射光に第１
の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を持たせる第２の
位相差板と、該第１の位相差板及び該第２の位相差板の
近傍に設けられた偏光板とを有している、請求項１から
１２のいずれか１つに記載の画像表示装置。