CN102279472A

CN102279472A - 立体图像识别装置

Info

Publication number: CN102279472A
Application number: CN2011101595222A
Authority: CN
Inventors: 岩本宜久; 都甲康夫
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: CN102279472B

Abstract

提供一种技术，能令使用者在具有优异的遮光性、抑制了串扰的良好状态下视觉辨认立体像，而不怎么取决于视角。立体图像识别装置具有：一对第1和第2快门元件；驱动部，其对应于右眼用图像和左眼用图像的切换选择性地使第1和第2快门元件动作。第1和第2快门元件分别具有：使各自的吸收轴大致垂直地配置的第1偏振片和第2偏振片；液晶元件，其具有在无电压施加时液晶分子进行垂直或大致垂直取向的液晶层，配置在第1偏振片与第2偏振片之间；第1光学补偿板，其具有负的双轴光学各向异性，配置在第1偏振片与液晶元件之间，液晶元件被配置成液晶层的层厚方向的大致中央处的液晶分子的取向方向与第1偏振片及第2偏振片各自的吸收轴成大致45°的角度，第1光学补偿板配置成面内滞相轴与第1偏振片的上述吸收轴大致垂直。

Description

立体图像识别装置

技术领域

本发明涉及用于令使用者能够体会立体性显示的图像显示技术。

背景技术

在日本特开平5-257083号公报(专利文献1)中公开了使用偏振光眼镜的立体显示技术，该偏振光眼镜将偏振光方向差异90°的偏振片分别对准左右眼睛而进行了粘合。此外，在日本特开平6-178325号公报(专利文献2)和日本特开2002-82307号公报(专利文献3)中公开了使用液晶快门眼镜的立体显示技术，该液晶快门眼镜与立体显示用的左右图像同步来开闭左右的快门。

但是，在以专利文献1为代表的现有例中，在液晶面板上每隔1列像素列分别形成右图像和左图像，因此存在显示图像的分辨率下降的不良情况。此外，作为使用这种偏振光眼镜的立体显示技术之一，还具有使用有规律地排列细微偏振光元件而构成的昂贵的光学膜的偏振光眼镜。但是，此时需要在液晶面板等显示装置的射出光侧高精度地安装上述光学膜，从而光学膜的设置不容易。此外，在使用该光学膜的情况下，为了防止干扰条纹(moire)，需要将黑矩阵的宽度设置得更宽，因此还存在从显示装置的射出光量减少的不良情况。

另一方面，以专利文献2、3为代表的现有例是还能够广泛应用于液晶显示装置以外方式的显示装置的优异技术。但是，在专利文献2中没有公开液晶快门眼镜的具体结构。同样，在专利文献3中也没有公开液晶快门眼镜的具体结构，但是根据该文献的0037段等中的记载，推测构成该快门眼镜的液晶封入玻璃的实体为TN型的液晶元件。

但是，在使用TN型的液晶元件构成快门眼镜的情况下，比较难以降低正面透射率。即，快门眼镜的左右之间的遮光性劣化。因此，在例如仅想视觉辨认左眼用图像的定时，容易产生右眼用图像也稍微被视觉辨认的状态(所谓的串扰)，从而显示品质下降。此外，在该快门眼镜中，取决于视角而能够看到较大的漏光。因此，例如在画面中心处能够正常进行视觉辨认，但是在画面周缘部产生串扰，或者由于使用该快门眼镜来视觉辨认立体性显示的使用者晃动、倾斜面部等来移动视线从而在相对于液晶元件倾斜的方位进行画面的视觉辨认时，容易产生视觉辨认的图像错位或者混杂的不良情况。

【专利文献1】日本特开平5-257083号公报

【专利文献2】日本特开平6-178325号公报

【专利文献3】日本特开2002-82307号公报

发明内容

本发明的具体方式的目的之一在于提供一种如下技术：能够令使用者在具有优异的遮光性、且抑制了串扰的良好的状态下视觉辨认立体像，而不怎么取决于视角。

本发明的一个方式的立体图像识别装置组合使用了以预定周期交替显示右眼用图像和左眼用图像的图像显示装置，在该立体图像识别装置中，具有：(a)由使用者佩戴的一对第1和第2快门元件；以及(b)驱动部，其对应于所述图像显示装置对所述右眼用图像和所述左眼用图像的切换而选择性地使所述第1和第2快门元件动作。所述第1和第2快门元件分别具有：(c)使各自的吸收轴大致垂直而配置的第1偏振片和第2偏振片；(d)液晶元件，其具有在无电压施加时液晶分子进行垂直或大致垂直取向的液晶层，配置在所述第1偏振片与所述第2偏振片之间；以及(e)第1光学补偿板，其具有负的双轴光学各向异性，配置在所述第1偏振片与所述液晶元件之间。所述液晶元件被配置成使所述液晶层的层厚方向的大致中央处的液晶分子的取向方向与所述第1偏振片及所述第2偏振片各自的所述吸收轴分别成大致45°的角度，所述第1光学补偿板被配置成面内滞相轴与所述第1偏振片的所述吸收轴大致垂直。

根据上述立体图像识别装置，能够令使用者在具有优异的遮光性、且抑制了串扰的良好的状态下视觉辨认立体像，而不怎么取决于视角。此外，上述立体图像识别装置不限于液晶显示器，能够与等离子体显示器、有机EL显示器、布朗管显示器、场致发射显示器等各种方式的图像显示装置组合使用，并且不需要对图像显示装置的改造等，还能够不降低分辨率地实现立体显示。

上述立体图像识别装置优选还具有第2光学补偿板，该第2光学补偿板具有负的双轴光学各向异性，配置在所述第2偏振片与所述液晶元件之间。此时，所述第2光学补偿板被配置成面内滞相轴与所述第2偏振片的所述吸收轴大致垂直。

在上述立体图像识别装置中，还优选所述第1和第2快门元件隔着预定位置配置，所述第1快门元件的所述液晶元件中的所述液晶分子的取向方向与所述第2快门元件的所述液晶元件中的所述液晶分子的取向方向分别被设定成隔着所述预定位置朝外。

本发明的另一方式的立体图像识别装置与采用直线偏振光以预定周期交替显示右眼用图像和左眼用图像的图像显示装置组合使用，在该立体图像识别装置中，具有：(a)第1光学补偿板，其具有100nm～160nm的面内相位差，配置在所述图像显示装置的前表面侧；(b)由使用者佩戴的一对快门元件；以及(c)驱动部，其对应于所述图像显示装置对所述右眼用图像和所述左眼用图像的切换使所述一对快门元件选择性动作。所述一对快门元件分别具有：(d)液晶元件，其具有在无电压施加时液晶分子进行垂直或大致垂直取向的液晶层；(e)第2光学补偿板，其具有100nm～160nm的面内相位差，隔着所述液晶元件与所述图像显示装置相对配置；以及(f)偏振片，其隔着所述液晶元件和所述第2光学补偿板与所述图像显示装置相对配置。

根据上述立体图像识别装置，能够令使用者在具有优异的遮光性、且抑制了串扰的良好的状态下视觉辨认立体像，而不怎么取决于视角。此外，各快门元件即使在分别设为遮光状态的情况下也能够实现比较高的透射率，因此在失效安全的观点上也比较有用。

上述图像显示装置是例如具有配置在表侧的表面偏振片的液晶显示装置。此时，上述立体图像识别装置优选所述表面偏振片的吸收轴与所述一对快门元件各自的所述偏振片的吸收轴相互大致垂直配置。

在上述立体图像识别装置中，还优选所述第1光学补偿板的面内滞相轴与所述第2光学补偿板的面内滞相轴相互大致垂直配置。

在上述立体图像识别装置中，优选所述第1光学补偿板和所述第2光学补偿板分别是显现出正的单轴光学各向异性的光学板，显现负的双轴光学各向异性的光学板或显现出正的双轴光学各向异性的光学板中的任意一个。

附图说明

图1是示出第1实施方式的立体图像识别装置的概略结构的示意性立体图。

图2是示出各快门元件的详细结构的示意性剖视图。

图3是示出快门元件的各结构中的光学轴配置例的图。

图4是示出各快门元件的光电特性的瞬态响应的测定例的图。

图5是示出视角特性中的方位角定义的图。

图6是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

图7是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

图8是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

图9是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

图10是示出使立体图像识别装置与图像显示装置同步进行动作时的时序图的一例的图。

图11是示出使立体图像识别装置与图像显示装置同步进行动作时的时序图的一例的图。

图12是用于说明各快门元件中的液晶单元的液晶分子的取向方向与上侧偏振片、下侧偏振片的粘合角度的优选关系的图。

图13是用于说明结合面部形状倾斜眼镜角度时的实施方式的图。

图14是用于说明图像显示装置的射出侧偏振片的透射轴倾斜45°时的各快门元件的优选实施方式的图。

图15是用于说明图像显示装置的射出侧偏振片的吸收轴在垂直方向(纵向)或水平方向(横向)上倾斜时的各快门元件的优选实施方式的图。

图16是用于说明图像显示装置的射出侧偏振片的吸收轴在垂直方向(纵向)或水平方向(横向)上倾斜时的各快门元件的优选实施方式的图。

图17是示出第2实施方式的立体图像识别装置的概略结构的示意性立体图。

图18是示出立体图像识别装置的结构的示意性侧视图。

图19是示出液晶单元的详细结构的示意性剖视图。

图20是示出立体图像识别装置的各结构中的光学轴配置例的图。

图21是示出各快门元件的光电特性的瞬态响应的测定例的图。

图22是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

图23是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

图24是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

图25是示出快门元件的视角特性的测定例的图。

标号说明

1、101：立体图像识别装置；2、102：图像显示装置；2a、2b、102a、102：偏振片；2c、102c：液晶面板；11a、11b、111a、111b：快门元件；12、112：驱动部；13：上侧偏振片；14：光学补偿板；15、113：液晶单元(液晶元件)；16：光学补偿板；17：偏振片；21：上侧基板；22：上侧电极；23：取向膜；24：下侧基板；25：下侧电极；26：取向膜；27：液晶层；110：光学补偿板；114：光学补偿板；115：偏振片。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

图1是示出第1实施方式的立体图像识别装置(立体显示装置)的概略结构的示意性立体图。图1所示的本实施方式的立体图像识别装置1构成为包含一对快门元件11a、11b和驱动该快门元件11a、11b的驱动部12。

一对快门元件11a、11b对应于人双眼的平均间隔，隔着预定位置在一个方向上排列配置，例如如图1所示构成为眼镜状。

驱动部12与图像显示装置2的图像显示定时同步，将预定的驱动电压提供给快门元件11a、11b。驱动部12将例如驱动频率为1000Hz的矩形波电压提供给快门元件11a、11b。对于驱动电压，能够将例如断开电压设为0V，接通电压设为10V(静态驱动)。关于利用驱动部12的驱动电压的供给方法将后述。另外，驱动部12可以与快门元件11a等形成为一体，也可以内置在图像显示装置2中。图像显示装置2与驱动部12除了图1那样的有线连接以外，也可以通过基于电波或红外线等的无线通信来连接。

图2是示出各快门元件的详细结构的示意性剖视图。如图2所示，各快门元件11a、11b分别构成为具有上侧偏振片13、光学补偿板14、液晶单元(液晶元件)15、光学补偿板16和下侧偏振片17。

上侧偏振片13隔着液晶单元15等与下侧偏振片17相对配置。该上侧偏振片13被配置在当各快门元件11a等被使用者佩戴时，以使用者的视觉辨认位置为基准远离该视觉辨认位置的一侧，换言之，接近图像显示装置2的一侧。此外，下侧偏振片17被配置在当各快门元件11a等被使用者佩戴时，以使用者的视觉辨认位置为基准接近该视觉辨认位置的一侧，换言之，远离图像显示装置2的一侧。上侧偏振片13和下侧偏振片17被配置成各自的吸收轴大致垂直。

光学补偿板14配置成被上侧偏振片13和液晶单元15夹住。同样，光学补偿板16配置成被下侧偏振片17和液晶单元15夹住。本实施方式中的各光学补偿板14、16是具有负的双轴光学各向异性的光学板(双轴板)。光学补偿板14的面内滞相轴被配置成与上侧偏振片13的透射轴大致平行。同样，光学补偿板16的面内滞相轴被配置成与下侧偏振片17的透射轴大致平行。各光学补偿板14、16例如面内相位差为大致45nm，厚度方向相位差为大致120nm。

液晶单元15具有无电压施加时的液晶层的取向状态为大致垂直的单轴取向状态。如图所示，液晶单元15构成为包含上侧基板21、上侧电极22、取向膜23、下侧基板24、下侧电极25、取向膜26以及液晶层27。

上侧基板21和下侧基板24分别是例如玻璃基板、塑料基板等透明基板。塑料基板具有轻、难以破碎、且易弯曲等优点，因此在将快门元件11a、11b形成为眼镜状时更优选。此时，具有空气阻层等的塑料基板更优选。在上侧基板21与下侧基板24的相互之间，分散配置有隔离物(粒状体)。通过这些隔离物，将上侧基板21与下侧基板24之间的间隙保持为预定距离(例如2.0μm左右)。

上侧电极22设置在上侧基板21的一个面上。同样，下侧电极25设置在下侧基板24的一个面上。上侧电极22和下侧电极25分别通过对例如氧化铟锡(ITO)等的透明导电膜进行适当图形化来构成。

取向膜23设置成在上侧基板21的一面侧覆盖上侧电极22。同样，取向膜26设置成在下侧基板24的一面侧覆盖下侧电极25。在本实施方式中，作为取向膜23和取向膜26，使用了将液晶层27的初始状态(无电压施加时)的取向状态限制成大致垂直取向的膜(垂直取向膜)。对各取向膜23、26实施取向处理(例如摩擦处理)。各取向膜23、26在液晶层27的界面附近对该液晶层27的液晶分子赋予预倾角。在本实施方式中赋予89°左右的预倾角。上侧基板21与下侧基板24被进行位置对准，使得对各取向膜23、26的取向处理方向(例如摩擦方向)为反平行状态。由此，液晶层27被控制成具有小于90°的预倾角的大致垂直取向。另外，也可以仅对各取向膜23、26中的任意一方实施取向处理。此外，取向处理不限于摩擦处理，也可以是光取向法等。

液晶层27被设置在上侧基板21的上侧电极22与下侧基板24的下侧电极25的相互之间。在本实施方式中，使用介电常数各向异性Δε为负(Δε＜0)的液晶材料(向列液晶材料)构成液晶层27。在液晶层27中，图示的粗线示意性示出了无电压施加时的液晶分子的取向方向(指向矢)。在本实施方式的液晶显示装置中，液晶层27的液晶分子的取向方向在初始状态(无电压施加状态)下被设定为具有89°左右的预倾角的大致垂直取向。当对液晶层27施加电压时，液晶层27的取向状态发生变化，使得液晶分子的长轴方向与电场方向交叉。液晶层27的滞后为大致300nm。

图3是示出快门元件的各结构中的光学轴的配置例的图。各光学轴的方位基准(0°)如图中所示。假定快门元件11a、11b沿大致水平方向(图像显示装置2的左右方向)排列的状态。例如如上所述，该状态相当于如下状态：在将快门元件11a、11b构成为眼镜状的情况下，使用者以与戴眼镜同样的方式佩戴这些快门元件，并且不倾斜头部，正视图像显示装置2。

液晶单元15被配置成液晶层27的层厚方向的大致中央处的液晶分子的取向方向为12点方向。另外，关于该液晶分子的取向方向，如果重视左右的视角特性，则优选设为上述12点方向或6点方向，但是不限于此。也可以使快门元件11a和快门元件11b的各液晶单元15中的液晶分子的取向方向相互不同。

上侧偏振片13的吸收轴被配置在从12点方位沿顺时针旋转大约45°后的位置。与此相对，下侧偏振片17的吸收轴被配置在从12点方位沿逆时针旋转大约45°后的位置。由此，上侧偏振片13和下侧偏振片17被配置成各自的吸收轴大致垂直。

光学补偿板14被配置成其面内滞相轴与上侧偏振片13的吸收轴大致垂直。与此相对，光学补偿板16被配置成其面内滞相轴与下侧偏振片17的吸收轴大致垂直。如图所示，光学补偿板14与光学补偿板16各自的面内滞相轴被配置成相互大致垂直。

另外，也可以省略光学补偿板14、16中的任意一方。此外，关于各光学补偿板14、16的厚度方向的相位差(使用2个的情况下为其合计)，优选设定为液晶单元15的滞后Δnd的大致0.5～大致1倍。此外，光学补偿板14、16各自的面内相位差优选设定为大致30nm～大致65nm。

图4是示出各快门元件的光电特性的瞬态响应的测定例的图。图4(a)是使透射光从暗状态变化为明亮状态时的测定例。在电气方式上，使通过驱动部12提供给液晶层27的驱动电压从断开电压变化为接通电压(在图中表示为“电压接通”)。此外，图4(b)是使透射光从明亮状态变化为暗状态时的测定例。在电气方式上，使通过驱动部12提供给液晶层27的驱动电压从接通电压变化为断开电压(在图中表示为“电压断开”)。

在图4(b)中，可知从接通电压变化为断开电压造成的透射率的变化比较快。具体而言，从透射率的最大值T₁₀₀(在本例中为28％左右)变化为其10％的值即T₁₀为止的时间t_off低于2毫秒，为大约1.9毫秒。另一方面，在图4(a)中，可知从断开电压变化为接通电压造成的透射率的变化相对比较慢。具体而言，从透射率的最小值T₀变化为其90％的值即T₉₀为止的时间t_on高于3毫秒，为大约3.15毫秒。

接着，关注明亮状态和暗状态的切换所需的时间(切换时间)。具体而言，将从透射率的最大值T₁₀₀的10％的值即_T10变化为透射率的最大值T₁₀₀的90％的值即T₉₀为止的时间t_r、和从透射率的最大值T₁₀₀的90％的值即T₉₀变化为透射率的最大值T₁₀₀的10％的值即T₁₀为止的时间t_f分别设为切换时间。此时，切换时间t_r为1.65毫秒，切换时间t_f为1.79毫秒。即，可以说任意一个切换时间都基本上不存在差异。

接着，关注从明亮状态变化为暗状态或者从暗状态变化为明亮状态实际上透射率开始变化所需的时间。具体而言，分别关注从透射率的最小值T₀变化到T₁₀为止的时间t_dr、和从透射率的最大值T₁₀₀变化为T₉₀为止的时间t_df。如图4(a)所示，上升时间t_dr大约需要1.51毫秒。与此相对，如图4(b)所示，下降时间t_df大约为0.1毫秒。即，可知在上升时间t_dr与下降时间t_df间存在较大时滞。在用图4(a)确认该时滞中的透射率时，可知透射率在开始变化之前的期间内为大致0％。如后所述，能够有效利用该现象。

接着，说明用于本实施方式的立体图像识别装置1的快门元件11a(或11b)的视角特性的测定例。作为驱动条件，设为驱动频率为1000Hz、断开电压为0V、接通电压为10V的静态驱动。另外，视角特性中的方位角的定义如图5所示。

图6和图7是示出用于上述图4(a)和图4(b)的特性测定的快门元件中的视角特性的图。当关注接通透射率(透射状态)时，可知除了视角方向(12点方位)以外，视角依存性比较小。尤其是，可知左右方向(90°方向＝9点-3点方向)的视角比较宽，即使以很大倾斜度来观察图像显示装置2(在例如50°方向上进行观察)，透射率也为25％以上，能够视觉辨认明亮的显示。另一方面，可知在视角方向(12点方位)处接通透射率的视角依存性稍大，在上方向(12点方位)上20°以上的视角时透射率为20％以下。该情况也被考虑为不良情况。但是，实际的眼镜一般是横长形，并且使用者在实际视觉辨认图像显示装置2的情况下，认为基本上不存在如上述条件那样在朝上方向倾斜来视觉辨认图像的情况(例如以趴着的姿势进行视觉辨认)，因此实用上不会成为大问题。此外，当使各快门元件11a等相对于图像显示装置2的画面稍微倾斜时，上述问题得到较大改善。图8示出假定为使各快门元件11a等的前表面相对于图像显示装置2的画面倾斜20°时的视角特性。如图所示，可知视角特性被改善，即使上下分别偏移30°角度也显现出25％以上的明亮的透射率。

接着，关注断开透射率(遮光状态)。图7是放大示出图6所示的视角特性下的断开透射率的图。正面方向上的透射率不论相对于哪个方位都大致为0％，即使着眼于±10°的角度，透射率的数值也均为0.02％以下。由此，可知在实用上能够得到大致完全的遮光状态。并且，相对于宽视角遮光性也非常高，在±30°的角度时，透射率的数值均为0.05％以下。即，可以说各快门元件11a作为优异的快门发挥功能。另外，与上述图8同样，图9示出假定为使各快门元件11a等的前表面相对于图像显示装置2的画面倾斜20°时的视角特性。可知此时也为没有特别问题的视角特性。

根据以上的第1实施方式，能够实现视角特性优异、并且暗状态的透射率明显较低的快门元件。能够通过将具有该快门元件的立体图像识别装置与图像显示装置进行组合使用，来实现良好的立体显示。

以下，例示第1实施方式的立体图像识别装置1的驱动方法。

上述图像显示装置2为了进行立体显示，一边以预定周期切换右眼用图像和左眼用图像一边交替进行显示。显示切换频率为例如120Hz。此时，每隔大约8.3毫秒切换右眼用图像和左眼用图像。在图像显示装置2进行所谓的倍速显示时，显示切换频率为240Hz。此时，每隔大约4.2毫秒切换右眼用图像和左眼用图像。

此时，立体图像识别装置1中的驱动部12对应于图像显示装置2的显示切换定时而驱动快门元件11a、11b。例如，在显示右眼用图像的帧中，从驱动部12对与使用者的右眼对应的快门元件11b施加接通电压，从驱动部12对与使用者的左眼对应的快门元件11a施加断开电压。由此，快门元件11b成为透光状态，快门元件11a成为遮光状态，因此成为使用者能够仅用右眼视觉辨认右眼用图像的状态。反之，在显示左眼用图像的帧中，从驱动部12对与使用者的左眼对应的快门元件11a施加接通电压，从驱动部12对与使用者的右眼对应的快门元件11b施加断开电压。由此，快门元件11a成为透光状态，快门元件11b成为遮光状态，因此成为使用者能够仅用左眼视觉辨认左眼用图像的状态。与图像显示装置2的右眼用图像和左眼用图像的切换定时同步执行这些动作，从而使用者能够视觉辨认立体显示。

图10是示出使立体图像识别装置与图像显示装置同步进行动作时的时序图的一例的图。在本例中，图像显示装置2中的1帧时间为16.7毫秒，将该1帧分割为2个子帧SB1、SB2。各子帧时间分别为大约8.33毫秒。子帧SB1是右眼用图像的显示期间，子帧SB2是左眼用图像的显示期间。各子帧时间被分为图像形成时间和背照灯点亮时间。

在假定了例如液晶显示装置作为上述图像显示装置2的情况下，形成右眼用、左眼用的各图像需要几毫秒的时间。考虑这种情况，在本实施方式中，通过在形成了图像的定时点亮图像显示装置2的背照灯，选择性显示右眼用或左眼用图像。与此相对，本实施方式的立体图像识别装置1中的各快门元件11a、11b相对于图像显示装置2中的各图像形成时间具有足够快的响应特性。由此，不论在哪种条件下进行显示，都能够结合背照灯的点亮将快门元件11a、11b的各液晶单元15选择性控制为透光状态或遮光状态。

另外，在图像显示装置2为液晶显示装置的情况下，期望将该液晶显示装置的射出侧偏振片的透射轴(或吸收轴)、与作为各快门元件11a等的入射侧的上侧偏振片13的透射轴(或吸收轴)在相同方向上一致。

图11是示出使立体图像识别装置与图像显示装置同步进行动作时的时序图的另一例的图。在本例中，图像显示装置2为等离子体显示装置或有机EL显示装置等，假定了右眼用、左眼用的各图像形成时间比较短的情况。此时，各快门元件11a、11b的液晶单元15的响应速度为控速(律速)。

在以上述快门元件11a等为前提的情况下，各快门元件11a等的上升特性为如下状态：即使将驱动电压设为接通电压，在大约1.5毫秒的时滞期间，透射率也基本上不变化。以该情况为前提时，即使与例如显示与左眼对应的图像的期间重叠1～1.5毫秒来将与右眼对应的快门元件11b的驱动电压设为接通电压，也能够成为在右眼中不会视觉辨认左眼用图像的状态。另一方面，关于各快门元件11a等的下降特性，在将驱动电压设为断开电压起经过1.9毫秒～3毫秒后成为遮光状态。此时，如果成为如下状态：即应设为透光状态的快门元件的透射率上升在经过1.8毫秒～2.2毫秒后饱和、并且应设为遮光状态的快门元件的透射率降低达到，则能够开始图像显示装置2的图像显示。即，能够将子帧时间的8.33毫秒中的5.3～6.6毫秒作为图像显示期间。这样，能够通过利用各快门元件11a、11b的响应特性并进行最优化，更明亮地显示图像。

接着，根据图12，对实际佩戴的各快门元件11a、11b中的液晶单元15的液晶分子的取向方向与上侧偏振片13、下侧偏振片17的粘合角度的优选关系进行说明。此处，将液晶单元15的液晶层27的层厚方向大致中央处的液晶分子的取向方向(在施加电压时液晶分子倒塌的方向)定义为视角方向。此外，当关注上侧偏振片13和下侧偏振片17的透射轴时，以各透射轴大致垂直的方式配置各偏振片，与视角方向分别偏差45°。当考虑使用者实际佩戴眼镜状的各快门元件11a、11b的情况时，如图13所示，设置结合面部形状使眼镜角度倾斜的情况(倾斜角θ)。

首先，使用液晶显示装置作为图像显示装置2，图14示出图像显示装置的射出侧的偏振片的透射轴倾斜成45°时的各快门元件11a、11b的优选实施方式。此时，使液晶显示装置侧的偏振片的透射轴的方向、与作为各快门元件11a等的入射侧的上侧偏振片13的透射轴方向一致(设为大致平行)时能够有效利用光，因此可以说是优选的。液晶单元15的视角方向(液晶分子的取向方向)从透射轴方向偏移大致45°，因此成为纵向或横向，如上所述，当为横向时眼镜的左右方向的视角特性变差，因此如图14所示那样优选设为纵向。在图14中，将视角方向设定为上方向，但也可以是下方向。

接着，使用液晶显示装置作为图像显示装置2，图15和图16示出图像显示装置的射出侧的偏振片的吸收轴在垂直方向(纵向)或水平方向(横向)倾斜时的各快门元件11a、11b的优选实施方式。此时，当使液晶显示装置侧的偏振片透射轴的方向、与作为各快门元件11a等的入射侧的上侧偏振片13的方向一致时能够有效利用光，因此是优选的。液晶单元15的视角方向从透射轴方向偏移大约45°，因此如图所示，成为倾斜45°的方向，但是如上所述，存在视角方向的透射率稍微变低的趋势，因此在如图13所示使各快门元件11a等沿着面部的形状倾斜时，使视角方向(液晶分子的取向方向)向面部的外侧倾斜比较好。由此，在右眼用快门元件11b和左眼用快门元件11a中使视角方向分别不同比较的方法是优选的，具体而言，优选把视角方向(液晶分子的取向方向)设定成相互隔着预定位置朝外。在图示的例子中，分别将视角方向设定为斜上方向，但也可以是斜下方向。另外，在倾斜角θ(参照图13)的值较小的情况下，也可以在右眼用快门元件11b和左眼用快门元件11a中将视角方向设定为相同。

另一方面，在使用液晶显示装置以外的装置(例如自发光型显示装置)作为图像显示装置2的情况下，射出光不成为直线偏振光，因此上侧偏振片13的粘合角度是任意的。由此，能够结合快门元件11a等的倾斜角θ任意地选择视角方向。大体而言，在倾斜角θ为0°的情况下优选将视角方向设定为垂直方向，在倾斜角θ为20～30°的情况下，优选将视角方向设定为最大45°的方向以使视角方向分别朝向外侧。此时，可以是朝上方向也可以是朝下方向。

根据以上的第1实施方式，能够令使用者在具有优异的遮光性、且抑制了串扰的良好的状态下视觉辨认立体像，而不怎么取决于视角。此外，上述立体图像识别装置不限于液晶显示器，能够与等离子体显示器、有机EL显示器、布朗管显示器、场致发射显示器等各种方式的图像显示装置组合使用，并且不需要对图像显示装置的改造等，还能够不降低分辨率地实现立体显示。

另外，在上述第1实施方式中，作为液晶单元，例示了具有具备小于90°的预倾角的大致垂直取向的液晶层的液晶单元，但是液晶元件不限于此。例如，也可以使用如下的液晶元件：具有具备大致90°的预倾角的垂直取向的液晶层，通过使用狭缝或突起部等产生的倾斜电场进行取向控制。

此外，在上述第1实施方式中，没有特别说明快门元件的外形，但是能够选择矩形形状、五边形等多边形或任意的曲线形状等期望形状。

(第2实施方式)

图17是示出第2实施方式的立体图像识别装置(立体显示装置)的概略结构的示意性立体图。此外，图18是示出立体图像识别装置的结构的示意性侧视图。各图所示的本实施方式的立体图像识别装置101构成为包含光学补偿板110、一对快门元件111a、111b和驱动该快门元件111a、111b的驱动部112。

假定将第2实施方式的立体图像识别装置101与射出直线偏振光作为用于图像形成的光的类型的图像显示装置102组合使用。如图18所示，本实施方式的图像显示装置102是构成为包含一对偏振片102a、102b和介于它们之间的液晶面板102c的液晶显示装置。另外，只要满足上述前提，则可与第2实施方式的立体图像识别装置101组合的图像显示装置102不限于液晶显示装置。

光学补偿板110配置在图像显示装置102的画面前方，更具体而言，如图18所示，配置在图像显示装置102的偏振片(表面偏振片)102a的前方。该光学补偿板110是面内相位差为100nm～160nm左右，优选为大致1/4波长的光学板。光学补偿板110的面内滞相轴被设定成与图像显示装置102的偏振片102a的吸收轴成大致45°的角度。这样配置的光学补偿板110和偏振片102a整体作为圆偏振片发挥功能。

一对快门元件111a、111b对应于人双眼的平均间隔在一个方向上排列配置，例如如图17所示构成为眼镜状。如图18所示，各快门元件111a、111b分别构成为具有液晶单元(液晶元件)113、光学补偿板114和偏振片115。

驱动部112与图像显示装置102的图像显示定时同步，将预定的驱动电压提供给液晶单元113。驱动部112将例如驱动频率1000Hz的矩形波电压提供给液晶单元113。对于驱动电压，能够将例如断开电压设为0V，接通电压设为10V(静态驱动)。另外，驱动部112可以与快门元件111a等形成为一体，也可以内置在图像显示装置102中。此外，在图17的例子中，用有线方式进行驱动部112与图像显示装置102的连接，但也可以通过利用了电波或红外线等的无线通信来连接。

液晶单元113具有无电压施加时的液晶层的取向状态为大致垂直的单轴取向状态。

光学补偿板114配置在液晶单元113的后方，更具体而言，如图18所示，以使用者的视觉辨认位置为基准配置在接近该视觉辨认位置的一侧(远离图像显示装置102的一侧)。即，光学补偿板114隔着液晶单元113与图像显示装置102相对配置。该光学补偿板114是面内相位差为100nm～160nm左右，优选为大致1/4波长的光学板。光学补偿板114的面内滞相轴被设定成与偏振片115的吸收轴成大致45°的角度。当组合这样配置的光学补偿板114和偏振片115时，整体作为圆偏振片发挥功能。

偏振片115配置在光学补偿板114的后方，更具体而言，如图18所示，以视觉辨认位置为基准配置在接近该视觉辨认位置的一侧。即，偏振片115隔着液晶单元113和光学补偿板114与图像显示装置102相对配置。

图19是示出液晶单元113的详细结构的示意性剖视图。如图19所示，第2实施方式的液晶单元113构成为包含上侧基板(第1基板)21、上侧电极(第1电极)22、取向膜23、下侧基板(第2基板)24、下侧电极(第2电极)25、取向膜26以及液晶层27。第2实施方式的液晶单元113与上述第1实施方式的液晶单元15结构相同，因此此处省略详细说明。

图20是示出立体图像识别装置101的各结构中的光学轴的配置例的图。各光学轴的方位的基准(0°)如图中所示。在第2实施方式中，假定图像显示装置102的偏振片102a的吸收轴被设定为从12点方位沿逆时针旋转大约45°的情况。此外，假定快门元件111a、111b在大致水平方向(图像显示装置102的左右方向)上排列的状态。该状态相当于如下状态：例如如上所述，在将快门元件111a、111b构成为眼镜状的情况下，使用者以与眼镜同样的方式佩戴这些快门元件，并且不倾斜头部地正视图像显示装置102。

光学补偿板110的面内滞相轴被配置在相对于偏振片102a的吸收轴沿逆时针旋转大致45°后的位置。在本实施方式中，如图所示，在3点-9点方向上设定面内滞相轴。

快门元件111a(或111b)的液晶单元113被配置成使得液晶层27的层厚方向的大致中央处的液晶分子的取向方向为12点方向。另外，关于该液晶分子的取向方向，如果重视左右的视角特性，则优选设为上述12点方向或6点方向，但是不限于此。也可以使快门元件111a和快门元件111b的各液晶单元113中的液晶分子的取向方向相互不同。

光学补偿板114的面内滞相轴被配置在相对于偏振片115的吸收轴沿逆时针旋转大致45°后的位置。在本实施方式中，如图所示，在6点-12点方向上设定面内滞相轴。此外，该光学补偿板114的面内滞相轴被配置成与上述光学补偿板110的面内滞相轴相互大致垂直。

偏振片115的吸收轴被配置在从12点方位沿顺时针旋转大约45°后的位置。此外，该偏振片115的吸收轴被配置成与上述图像显示装置102的偏振片102a的吸收轴相互大致垂直。

另外，光学补偿板114的面内滞相轴与偏振片115的吸收轴的相对角度不限于45°，允许为43°～47°，更优选为44°～46°左右的数值范围。

在对液晶单元113为无电压施加的状态(断开电压)时，如上构成的各快门元件111a、111b在单体中分别能够实现35％左右的透射率。即，各快门元件111a、111b在无电源施加状态下作为透射率35％左右的眼镜发挥功能，在失效安全的观点上比较有利。另外，认为能够通过组合公知的防反射膜等，进一步提高该透射率。此外，透射率还根据偏振片115的选择而增减。此外，该透射率对光学补偿板114种类的依存性比较低。

此处，进一步说明各光学补偿板110、114。将从圆偏振片射出的圆偏振光的旋转方向设为第1旋转方向，该圆偏振片由配置在图像显示装置102侧的光学补偿板110和图像显示装置102的射出侧的偏振片102a构成。此外，在由快门元件111a(或111b)的光学补偿板114和偏振片115构成的圆偏振片中，从偏振片115侧入射光，将从光学补偿板114射出的圆偏振光的旋转方向设为第2旋转方向。此时，优选第1旋转方向和第2旋转相互为相反方向。

此外，作为各光学补偿板110、114，能够使用对例如聚碳酸酯或降冰片系环状烯树脂膜进行单轴延伸或双轴延伸后的材料，或者具有光学各向异性的聚合物材料(例如液晶聚合物等实施了取向处理的材料)。此外，关于光学补偿板110、114各自的面内折射率分布，在设滞相轴方位为nx、进相轴方位为ny、层厚方位为nz时，能够采用如下板：具有nx＞ny＝nz的关系(所谓的正的A板)、具有nx＞ny＞nz的关系(具有负的双轴光学各向异性)、具有nx＞ny＜nz的关系(具有正的双轴光学各向异性)、或者具有nz＝nx＞ny的关系(负的A板)。光学补偿板110和光学补偿板114没有必要为相同的折射率分布，但是认为如果为相同材质，则更容易观察良好的暗显示状态。两者为相同材料、相同折射率分布时更优选。此外，各光学补偿板110、114没有必要一定分别由单层光学部件构成。例如，能够通过将大致1/4波长板和大致1/2波长板进行适当的滞相轴配置来用两片实现大致1/4波长板。

图21是示出各快门元件的光电特性的瞬态响应的测定例的图。图21(a)和图21(c)是使透射光从暗状态变化为明亮状态时的测定例。使通过驱动部112提供给液晶层27的驱动电压电气地从断开电压变化为接通电压(在图中表示为“电压接通”)。此外，图21(b)和图21(d)是使透射光从明亮状态变化为暗状态时的测定例。使通过驱动部112提供给液晶层27的驱动电压电气地从接通电压变化为断开电压(在图中表示为“电压断开”)。另外，用于图21(a)和图21(b)的特性测定的快门元件111a等各光学补偿板110、114以及偏振片115的材质等，与用于图21(c)和图21(d)的特性测定的快门元件111a等的各光学补偿板110、114以及偏振片115的材质等不同。

在图21(b)和图21(d)中，可知从接通电压变化为断开电压造成的透射率变化比较快。具体而言，从透射率的最大值T₁₀₀(在本例中为25～27％左右)变化为其10％的值即T₁₀为止的时间t_off低于2毫秒，分别为大约1.9毫秒、大约1.2毫秒。另一方面，在图21(a)和图21(c)中，可知从断开电压变化为接通电压造成的透射率变化相对比较慢。具体而言，从透射率的最小值T₀变化为其90％的值即T₉₀为止的时间t_on高于2毫秒，分别为大约3.2毫秒、大约2.4毫秒。

接着，关注明亮状态与暗状态的切换所需的时间(切换时间)。具体而言，将从透射率的最大值T₁₀₀的10％的值即_T10变化为透射率的最大值T₁₀₀的90％的值即T₉₀为止的时间t_r、和从透射率的最大值T₁₀₀的90％的值即T₉₀变化为透射率的最大值T₁₀₀的10％的值即T₁₀为止的时间t_f分别设为切换时间。在图21(a)和图21(b)中，切换时间t_r为大约1.66毫秒、切换时间t_f为1.76毫秒。此外，在图21(c)和图21(d)中，切换时间t_r为大约1.31毫秒、切换时间t_f为1.14毫秒。即，可以说任意一个切换时间都基本上不存在差异。

接着，关注从明亮状态切换为暗状态或者从暗状态切换为明亮状态透射率实际开始变化之前所需的时间。具体而言，分别关注从透射率的最小值T₀变化到T₁₀为止的时间t_dr、和从透射率的最大值T₁₀₀变化为T₉₀为止的时间t_df。如图21(a)和图21(c)所示，上升时间t_dr分别需要大约1.6毫秒、11毫秒。与此相对，如图21(b)和图21(d)所示，下降时间t_df分别为大约0.14毫秒、0.06毫秒。即，可知在上升时间t_dr与下降时间t_df中存在较大时滞。在分别用图21(a)、图21(c)确认该时滞中的透射率时，可知透射率在开始变化之前的期间内为大致0％。如后所述，能够有效利用该现象。

接着，说明用于第2实施方式的立体图像识别装置101的快门元件111a(或111b)的视角特性的测定例。作为驱动条件，设驱动频率为1000Hz、断开电压为0V、接通电压为10V的静态驱动。视角特性中的方位角的定义如在第1实施方式中说明的图5所示。

另外，在测定时使用市场出售的测定装置，在该测定装置的投光灯侧配置了相当于图像显示装置102的偏振片102a的偏振片和光学补偿板110。由此，在测定视角时，投光灯向极角方向移动，因此在测定时，投光灯侧的偏振片和快门元件111a侧的偏振片115的极角方向变化。并且，在进行与方位角相关的测定时，投光灯保持原状态不变，与此相对，通过旋转液晶单元113使方位角相对变化，因此投光灯侧的偏振片和快门元件111a侧的偏振片115的方位角变化。由此，在以下的图22～图25所示的视角特性的测定例中，仅在视角方向且0°的数据时，偏振片和光学补偿条件为理想形态，除此以外，相当于偏振片的角度发生偏差的状态或光学补偿条件不是最佳的状态。但是，这种状态再现了图像显示装置102与对其进行视觉辨认的使用者(观察者)使用的快门元件111a、111b的实际位置关系。即，使用者位于图像显示装置102的正对面、且眼睛位置为水平的状态(使面部笔直的状态)在图22～图25中与视角方向且0°的关系相当，在使眼睛位置倾斜时，与45°方向或125°方向且0°的关系相当，在使眼睛位置平行而倾斜观察图像显示装置102时，与视角方向且视角左右摆动时的状态相当。此处，作为使眼睛位置倾斜的状态示出了45°的状态，但是使用者一边观察立体显示一边将面部倾斜45°以上的情况在实用上难以想象，因此将该状态考虑为条件最差的状态示出了视角特性。

图22是示出用于上述图21(a)和图21(b)的特性测定的快门元件中的视角特性的图。当关注接通透射率(透射状态)时，可知在视角方向(使用者不倾斜面部的状态)上视角依存性较小，即使倾斜观察图像显示装置102也能够视觉辨认明亮的显示。另一方面，可知在45°方向或125°方向上，在明亮状态下存在视角依存性，使用者在将面部倾斜45°的状态下从倾斜方向观察图像显示装置102时，根据观察方向存在亮度差异。但是，认为在观察图像显示装置102的范围为±30°的范围内，即使在最差的条件下也为正面的74％左右的降低，在允许范围内。

图24是示出用于上述图21(c)和图21(d)的特性测定的快门元件中的视角特性的图。当关注接通透射率(透明亮状态)时，与上述图22所示的结果大致相同，可知在视角方向(使用者不倾斜面部的状态)时视角依存性较小，即使倾斜观察图像显示装置102也能够视觉辨认明亮的显示。另一方面，可知在45°方向或125°方向上，在明亮状态下存在视角依存性，使用者在将面部倾斜45°的状态下从倾斜方向观察图像显示装置102时，根据观察方向存在亮度差异。但是，认为在观察图像显示装置102的范围为±30°的范围内，即使在最差的条件下也为正面的60％左右的降低，在允许范围内。

在第2实施方式的立体图像识别装置101中使用了圆偏振光技术，而其特征点之一为：即使从图像显示装置102射出的光的偏振光轴方向与快门元件111a等的入射侧的偏振光轴方向错开，透射率也不怎么变化。即使对图22所示的视角特性中的视角方向的0°视角时的透射率、与45°方向或125°方向的0°视角时的透射率进行比较也没有很大差异，其差小于8％。此外，可知在图24所示的视角特性中的视角方向的0°视角时的透射率、与45°方向或125°方向的0°视角时的透射率基本不存在差异。由此，使用者无论怎么倾斜面部，视觉辨认的图像的亮度也基本不产生差异，因此能够放松地观察图像显示装置102的画面。

接着，关注断开透射率(遮光状态)。图23是放大示出图22所示的视角特性中的断开透射率的图。可知在视角方向(不倾斜面部的状态)时视角依存性较小，即使倾斜观察图像显示装置102也显现出优异的遮光性。具体而言，观察图像显示装置102画面的范围为±30°的范围内的断开透射率为大致0.4％。另一方面，可知在45°方向或125°方向上，在遮光状态下存在视角依存性，在将面部倾斜45°的状态下从倾斜方向观察图像显示装置102时，遮光性逐渐降低。但是，在观察图像显示装置102的画面的范围为±30°的范围内的断开透射率为0.9％以下，认为实用上是允许范围。

图25是放大示出图24所示的视角特性中的断开透射率的图。关于遮光性，比图23的视角特性优异，在视角方向(不倾斜面部的状态)时，观察图像显示装置102的画面的范围为±30°的范围时的断开透射率为0.2％左右。此外，可知在45°方向或125°方向上，在遮光状态下存在视角依存性，但是观察图像显示装置102的画面的范围为±30°的范围内的断开透射率为0.8％以下，并且即使进一步倾斜观察画面也不怎么漏光。

但是，在上述第2实施方式中没有考虑快门元件111a等的液晶单元113或光学补偿板110、114的视角特性。与此相对，为了改善液晶单元113的视角特性，将光学补偿板110、114中的一方或两者置换为具有负的双轴光学各向异性的光学补偿板(双轴板)是有效的。能够通过使用具有负的双轴光学各向异性的光学补偿板，根据其厚度方向的相位差补偿液晶单元113的液晶层27的滞后。此外，在快门元件111a等的液晶单元113与光学补偿板114之间，配置具有负的单轴光学各向异性(nx＝ny＞nz)的光学补偿板(所谓的C板)也是有效的。优选这些光学补偿板的厚度方向的相位差Rth为快门元件111a等的液晶单元113的液晶层27的滞后的0.5倍～1倍。

另外，关于第2实施方式的立体图像识别装置101的驱动方法，能够采用例如上述第1实施方式中的驱动方法(参照上述图10、图11)。为了避免重复记载，此处省略驱动方法的详细说明。

根据以上的第2实施方式，能够实现视角特性优异、并且暗状态的透射率明显较低的快门元件。能够通过将具有该快门元件的立体图像识别装置与图像显示装置进行组合使用，实现良好的立体显示。

此外，根据第2实施方式，能够令使用者在具有优异的遮光性、且抑制了串扰的良好的状态下视觉辨认立体像，而不怎么取决于视角。此外，各快门元件即使在分别设为遮光状态的情况下也能够实现比较高的透射率，因此在失效安全的观点上也比较有用。

此外，在上述第2实施方式中列举了液晶显示装置作为图像显示装置的一例，但是不限于此。图像显示装置只要是射出直线偏振光并进行图像形成的装置即可。

此外，在上述第2实施方式中，作为液晶元件，例示了具有具备小于90°的预倾角的大致垂直取向的液晶层的液晶元件，但是液晶元件不限于此。例如，也可以使用如下的液晶元件：具有具备大致90°的预倾角的垂直取向的液晶层，通过使用狭缝或突起部等产生的倾斜电场进行取向控制。

此外，在上述第2实施方式中，没有特别说明液晶元件的外形，但是能够选择矩形形状、五边形等多边形或任意的曲线形状等期望的形状。

Claims

1.一种立体图像识别装置，其与以预定周期交替显示右眼用图像和左眼用图像的图像显示装置组合使用，该立体图像识别装置包括：

由使用者佩戴的一对第1和第2快门元件；以及

驱动部，其对应于所述图像显示装置对所述右眼用图像和所述左眼用图像的切换而选择性地使所述第1和第2快门元件动作，

所述第1和第2快门元件分别具有：

使各自的吸收轴大致垂直而配置的第1偏振片和第2偏振片；

液晶元件，其具有在无电压施加时液晶分子进行垂直或大致垂直取向的液晶层，配置在所述第1偏振片与所述第2偏振片之间；以及

第1光学补偿板，其具有负的双轴光学各向异性，配置在所述第1偏振片与所述液晶元件之间，

所述液晶元件被配置成使所述液晶层的层厚方向的大致中央处的液晶分子的取向方向与所述第1偏振片及所述第2偏振片各自的所述吸收轴分别成大致45°的角度，

所述第1光学补偿板被配置成面内滞相轴与所述第1偏振片的所述吸收轴大致垂直。

2.根据权利要求1所述的立体图像识别装置，其中，该立体图像识别装置还包括第2光学补偿板，该第2光学补偿板具有负的双轴光学各向异性，配置在所述第2偏振片与所述液晶元件之间，

所述第2光学补偿板被配置成面内滞相轴与所述第2偏振片的所述吸收轴大致垂直。

3.根据权利要求1或2所述的立体图像识别装置，其中，

所述第1和第2快门元件隔着预定位置配置，

所述第1快门元件的所述液晶元件中的所述液晶分子的取向方向与所述第2快门元件的所述液晶元件中的所述液晶分子的取向方向分别被设定成隔着所述预定位置朝外。