JP2005024763A - Picture display device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射された画像を表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を通過させる透過状態と光を散乱させる散乱状態とを電気的に切り替えられる液晶セルをスクリーンとして使用し、そのスクリーンに画像を投射することで、スクリーン上に画像を表示する技術が知られている。スクリーンに画像を投射するときには、スクリーンが有する液晶を散乱状態にすればよい。また、画像を投射しないときには液晶を透過状態にしておく。このようにスクリーンを駆動することで、スクリーンを透明状態にしておき、その後、突然液晶を散乱状態にして画像を表示する等の演出が可能となる。
【０００３】
透過状態と散乱状態とに切り替えられる液晶を散乱状態にすると、前方散乱は得られるが、後方散乱は弱い。そのため、このような液晶を有するスクリーンに画像を投射する画像表示装置は、図２０に示すように、画像投射装置２０２を観察者２０４とは反対側に配置する。図２０において、制御部２０３は、画像投射装置２０２に画像を投射させる際、スクリーン２０１の液晶を散乱状態に変化させる。すると、スクリーン２０１は、観察者２０４とは反対方向から画像投射され、前方散乱を生じさせることによって観察者２０４に画像を表示する。
【０００４】
このように画像投射装置２０２は、スクリーン２０１の背面に配置される。例えば、特許文献１に記載の画像表示装置等においても、画像投射装置はスクリーンの背面に設置される。
【０００５】
また、特許文献２には、表示したい画像の輪郭に合わせて、１枚のスクリーンの一部を散乱状態にし、他の領域を透過状態にする表示装置が記載されている。特許文献２に記載の表示装置では、散乱状態にした箇所に表示画像が表示される。観察者は、透過状態の領域を介してスクリーンの後ろにある物も観察することができる。さらに、表示画像をそれらの物より手前にあるものとして観察することができる。
【０００６】
また、選択反射を呈する液晶が液晶表示装置に用いられる場合がある。このような選択反射を呈する液晶としてカイラルネマチック液晶やコレステリック液晶がある。以下、カイラルネマチック液晶を例に、選択反射を呈する液晶について説明する。なお、このような選択反射を呈する液晶は、例えば、特許文献３にも記載されている。
【０００７】
一対の平行基板間に挟持されたカイラルネマチック液晶は、その液晶ディレクタが一定周期でねじれた「ねじれ構造」を有する。そのねじれ中心軸（以下、ヘリカル軸という。）の基板に対する向きによって、光の反射態様が異なる。図２１は、カイラルネマチック液晶の各種状態を示す模式図であり、鼓型で表した液晶ドメインの配列状態を示す。
【０００８】
複数の液晶ドメインの各ヘリカル軸の平均的な方向が基板面に対してほぼ垂直となる状態をプレナー状態という。図２１（ａ）は、このプレナー状態を示している。プレナー状態では、入射光のうちの、液晶層のねじれの向きに対応した円偏光を選択反射する。選択反射される波長λは、液晶組成物の平均屈折率ｎＡＶＧと液晶組成物のピッチｐの積にほぼ等しい（λ＝ｎＡＶＧ・ｐ）。
【０００９】
ピッチｐは、カイラル剤等の光学活性物質の添加量ｃと光学活性物質の定数ＨＴＰ（Ｈｅｌｉｃａｌ Ｔｗｉｓｔｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ）から、ｐ＝１／（ｃ・ＨＴＰ）によって決まる。したがって、選択反射波長は、光学活性物質の種類と添加量によって調整できる。
【００１０】
また、図２１（ａ）に示すように、複数の液晶ドメインのヘリカル軸が平均的にはほぼ基板に対して垂直な方向を向いているものの、向きが僅かずつ異なっていると、その液晶ドメイン間にて入射光の散乱現象が発生する。すなわち、図２１（ａ）に示すプレナー状態は、散乱を伴う反射状態（散乱反射状態）となる。なお、カイラルネマチック液晶は、各ヘリカル軸が揃った完全プレナー状態になる場合もある。完全プレナー状態となったカイラルネマチック液晶は、散乱を伴わずに光を選択反射する。以下、プレナー状態は散乱を伴って光を選択反射する状態を指し、完全プレナー状態は含まないものとして説明する。
【００１１】
図２１（ａ）に示すプレナー状態は、高電圧を印加することによりカイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態にし、その後電圧印加を停止することにより得られる。ホメオトロピック状態とは、図２１（ｃ）に示すように、各液晶分子が基板にほぼ垂直に配向した状態である。ホメオトロピック状態は、カイラルネマチック液晶に所定値以上の高電圧を印加することにより得られる。また、ホメオトロピック状態の場合、液晶は光を通過させる。従って、ホメオトロピック状態の液晶は、透明状態を呈する。
【００１２】
また、カイラルネマチック液晶は、複数の液晶ドメインのヘリカル軸が基板面に対してランダム方向または非垂直方向に配列したフォーカルコニック状態をとることもできる。図２１（ｂ）は、フォーカルコニック状態を示している。一般的に、フォーカルコニック状態の液晶層は全体として散乱状態を示す。選択反射時のように特定の波長の光を反射することはない。従って、フォーカルコニック状態の液晶は、光を散乱させながら通過させる。
【００１３】
フォーカルコニック状態およびプレナー状態は、無電界時でも安定に存在する。
【００１４】
次に、液晶表示装置の駆動法について説明する。駆動電圧の振幅の大きさによって、プレナー状態をフォーカルコニック状態に、またフォーカルコニック状態をプレナー状態にそれぞれ変化させることができる。後者の場合、ホメオトロピック状態を経由させるので、前者よりも高い電圧を印加する。
【００１５】
カイラルネマチック液晶では、一連の印加電圧波形の実効値が直接電圧消去後の状態を決定するのではなく、電圧消去後の表示は、直前に印加された電圧パルスの印加時間および振幅値に依存する。
【００１６】
カイラルネマチック液晶をプレナー状態からフォーカルコニック状態に転移させる電圧をＶＦとし、フォーカルコニック状態からプレナー状態に転移させる下限電圧をＶＰとし、電圧を印加しても表示状態が変わらない上限電圧をＶＳとする。線順次駆動の場合を例に説明すると、選択行の走査電極の電位をＶｒに設定し、それに同期して各信号電極の電位をＶｃまたは−Ｖｃに設定する。選択行においてプレナー状態にすべき画素には（Ｖｒ＋Ｖｃ）の電圧が印加され、その画素はホメオトロピック状態になる。また、フォーカルコニック状態にすべき画素には（Ｖｒ−Ｖｃ）の電圧が印加され、その画素はフォーカルコニック状態になる。選択行が切り替わると、それまで選択されていた行の画素への印加電圧の大きさはＶｃに下がり、ホメオトロピック状態だった液晶はプレナー状態に変化し、プレナー状態を維持する。フォーカルコニック状態に変化した液晶は、その状態を維持する。ただし、各電極に設定する電位Ｖｒ，Ｖｃの条件は、以下の通りである。
【００１７】
Ｖｒ＋Ｖｃ＞ＶＰ、Ｖｒ−Ｖｃ＝ＶＦ、ＶＳ＞Ｖｃ
【００１８】
また、写真や絵画等に示される画像を元に、３次元データを作成する方法が提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５参照。）。さらに、テレビジョン映像をリアルタイムに立体映像にすることができる技術が非特許文献１などに紹介されている。特許文献１や特許文献６には、３次元画像を表示する３次元画像表示装置が記載されている。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００２−１３９７００号公報（第１図）
【００２０】
【特許文献２】
特開平５−１９１７２６号公報（段落００１０−００１６、第１図−第５図）
【００２１】
【特許文献３】
特開２００３−９８５０７号公報（段落０００２−段落００１５）
【００２２】
【特許文献４】
特開平９−１８５７１２号公報（第３頁−第６頁、第１図−第２５図）
【００２３】
【特許文献５】
特開平１０−３０７９２６号公報（第１頁−第１３頁、第１図−第５０図）
【００２４】
【特許文献６】
特開平８−２８００４４号公報（段落０００９−００２５、第１図−第７図）
【００２５】
【非特許文献１】
”テレビ映像をリアルタイムで立体映像に”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１５年４月２９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｄｎｅｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｏｂｉｌｅ／０２１１／１４／ｎ＿ｍｅｒｃｕｒｙ．ｈｔｍｌ＞
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
透過状態および散乱状態を電気的に切り替えられる液晶を用いたスクリーンに画像を投射する場合、図２０に示すように、スクリーン２０１の背面に画像投射装置２０２を配置することになる。しかし、スクリーン２０１の背面の奥行きを狭くしてスクリーン２０１の設置領域をコンパクトにしたい等の要求がある。スクリーンに画像を投射する従来の画像表示装置は、スクリーンの背面に画像投射装置を配置するため、このような要求に応じることが困難であった。
【００２７】
また、鏡として機能する状態または画像を表示する状態に切り替えられるスクリーンにおいても、スクリーンの前面側（観察者側）から画像を投射できるようにすることが好ましい。
【００２８】
そこで、本発明は、透過状態または散乱状態に切り替えられるスクリーンを用い、スクリーンの前面側（観察者側）から画像を投射して、画像を表示することができる画像表示装置を提供することを目的とする。また、鏡として機能する状態または画像を表示する状態に切り替えられるスクリーンを用い、スクリーンの前面側から画像を投射して、画像を表示することができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様１は、特定波長域の光または特定の光偏光状態の光を散乱させつつ反射する反射状態と光を通過させる透過状態とを電気的に制御可能な電気光学層が一対の電極付き基板間に挟持されてなる電気光学素子と、電気光学素子に画像を投射する画像投射装置と、画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、電気光学素子が備える電気光学層の状態を制御する制御部とを備え、制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記電気光学層を反射状態に変化させることによって電気光学素子に画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記電気光学層を透過状態に変化させることを特徴とする画像表示装置を提供する。
【００３０】
本発明の態様２は、態様１において、電気光学素子が備える電気光学層が、少なくとも、光を通過させるホメオトロピック状態と特定波長域の光を散乱させつつ反射するプレナー状態とを呈する液晶であり、制御部が、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記液晶をプレナー状態に変化させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記液晶をホメオトロピック状態に変化させる画像表示装置を提供する。
【００３１】
本発明の態様３は、態様１において、電気光学素子が備える電気光学層がカイラルネマチック液晶であり、制御部が、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記カイラルネマチック液晶をプレナー状態とフォーカルコニック状態の中間状態に変化させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記カイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態に変化させる画像表示装置を提供する。そのような構成によれば、電気光学素子の両側から画像を観察することができる。
【００３２】
本発明の態様４は、態様１から態様３のいずれかにおいて、反射状態における反射光の波長域または光偏光状態が互いに異なる２個以上の電気光学素子を備え、各電気光学素子が、重ねて配置される画像表示装置を提供する。そのような構成によれば、複数の色の画像を表示したり、明るい色で画像を表示したりすることができる。
【００３３】
本発明の態様５は、態様１から態様５のいずれかにおいて、制御部が、電気光学素子が備える電気光学層を反射状態に変化させる場合に、電気光学素子に投射される画像内の要素の輪郭の内部領域のみを反射状態に変化させる画像表示装置を提供する。そのような構成によれば、電気光学素子の背面にある物を背景として、画像が手前にあるように表示することができる。
【００３４】
本発明の態様６は、光を散乱させつつ反射することによって投射画像を表示する反射状態と光を通過させる透過状態とを呈する表示領域が個々に反射状態と透過状態とを呈する複数の分割領域を有する画像表示スクリーンを２個以上含み、各画像表示スクリーンの対応する分割領域が重なるように配置されたスクリーン群と、スクリーン群に画像を投射する画像投射装置と、画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、各画像表示スクリーンにおける個々の分割領域を反射状態または透過状態に変化させる制御部とを備え、制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、２次元画像のうちの各画像表示スクリーンの分割領域に対応せしめられたそれぞれの画像領域について演算された奥行き情報に基き、画像領域に対応する画像表示スクリーンの分割領域を決定し、その分割領域を反射状態にし、それ以外の分割領域を透過状態にすることによって３次元スクリーンを形成し、画像投射装置より２次元画像を３次元スクリーンに投射することにより３次元画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、各画像表示スクリーンの各分割領域を透過状態に変化させることを特徴とする画像表示装置を提供する。
【００３５】
本発明の態様７は、光を通過させる透過状態と光を散乱させる散乱状態とを電気的に制御可能な電気光学層と、少なくとも入射する光の一部を反射する反射層とを備えた電気光学素子と、電気光学素子に画像を投射する画像投射装置と、画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、電気光学素子が備える電気光学層の状態を制御する制御部とを備え、画像投射装置は、前記電気光学層を挟んで反射層の反対側に配置され、制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記電気光学層を散乱状態に変化させることによって電気光学素子に画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記電気光学層を透過状態に変化させることを特徴とする画像表示装置を提供する。
【００３６】
本発明の態様８は、態様７において、反射層が、ミラー層、ハーフミラー層またはスリットミラー層のうちのいずれかである画像表示装置を提供する。
【００３７】
本発明の態様９は、態様７において、反射層が、ハーフミラー層またはスリットミラー層であり、制御部が、電気光学素子が備える電気光学層を散乱状態に変化させる場合に、電気光学素子に投射される画像内の要素の輪郭の内部領域のみを散乱状態に変化させる画像表示装置を提供する。そのような構成によれば、電気光学素子の背面にある物を背景として、画像が手前にあるように表示することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４０】
［実施の形態１］図１は、本実施の形態における画像表示装置の構成例を示す説明図である。本実施の形態における画像表示装置は、図１に示すように、電気光学素子１と、画像投射装置２と、制御部３とを備える。
【００４１】
電気光学素子１は、透明基板間にカイラルネマチック液晶を挟持した液晶セルである。電気光学素子１は、投射された画像を表示するスクリーンとしての役割を果たすので、以下、この電気光学素子をスクリーンと記す。画像投射装置２は、スクリーン１に画像を投射する。画像投射装置２は、画像を観察する観察者側に配置される。
【００４２】
制御部３は、画像投射装置２に画像の投射および画像投射の停止を指示する。また、制御部３は、スクリーン１が備えるカイラルネマチック液晶の状態を制御する。具体的には、制御部３は、画像投射装置２に画像を投射させる場合には、スクリーン１が備えるカイラルネマチック液晶をプレナー状態に変化させる。また、制御部３は、画像投射装置２に画像投射を停止させる場合には、スクリーン１が備えるカイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態に変化させる。
【００４３】
制御部３は、画像投射装置２に画像を投射させる場合には、カイラルネマチック液晶をプレナー状態にする。このとき、画像投射装置２からスクリーン１に投射された光のうち選択反射波長の光は、スクリーン１において散乱を伴って反射する。この結果、観察者４は、画像を観察することができる。従って、制御部３は、スクリーン１のカイラルネマチック液晶をプレナー状態にすることで、スクリーン１に画像を表示させることになる。また、制御部３は、画像投射装置２に画像投射を停止させる場合には、カイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態にする。このとき、カイラルネマチック液晶は、光を通過させるので透過状態になる。この結果、スクリーン１は透明となり、観察者４は、スクリーン１の背面側の状態を観察することになる。
【００４４】
図２は、スクリーン１の構成例を示す模式的断面図である。スクリーン１は、一対の透明基板１０１，１０８を備える。透明基板１０１，１０８として、例えば、ガラス基板を用いればよい。第１の透明基板１０１には透明電極１０２が設けられ、透明電極１０２上に樹脂膜１０３が設けられる。同様に、第２の透明基板１０８にも透明電極１０７が設けられ、透明電極１０７上に樹脂膜１０６が設けられる。樹脂膜１０３は、例えば、平行配向膜である。
【００４５】
なお、スクリーン１の駆動形態は、スクリーン内に部分的にホメオトロピック状態とプレナー状態とを共存させることを考慮すると、スタティック駆動が好ましい。ここでは、第１の透明基板１０１上の透明電極１０２をセグメント電極とし、第２の透明基板１０８上の透明電極１０７をコモン電極として、スタティック駆動によりスクリーン１を駆動する場合を例に説明する。以下、透明電極１０２をセグメント電極１０２と記し、透明電極１０７をコモン電極１０７と記す。
【００４６】
第１の透明基板１０１および第２の透明基板１０８は、透明電極同士が対向するように配置され、対向面の間にカイラルネマチック液晶１０４を挟持する。樹脂膜１０３，１０６が形成された領域の周囲にはシール材１０５が配置される。シール材１０５は、透明基板同士を接着させ、また、基板間にカイラルネマチック液晶１０４を封止する。
【００４７】
制御部３は、コモン電極１０７およびセグメント電極１０２の電位を設定して、カイラルネマチック液晶１０４への印加電圧を制御する。カイラルネマチック液晶１０４の状態は印加電圧の大きさや電圧印加時間によって定まるので、制御部３は、印加電圧を制御することによって、カイラルネマチック液晶１０４の状態を制御することができる。なお、一般的には、透明電極の電位を設定するためにコモン電極ドライバやセグメント電極ドライバなどを備えるが、ここでは、セグメント電極１０２の数が少なく（例えば１個ないし数個程度）、制御部３が直接コモン電極１０７およびセグメント電極１０２の電位を設定するものとして説明する。セグメント電極の数を増やす場合には、コモン電極ドライバやセグメント電極ドライバを設けて、各ドライバによって透明電極の電位を設定すればよい。なお、スクリーン１の駆動電圧は、図示しないバッテリによって供給される。
【００４８】
図３は、制御部３による駆動波形の例を示す説明図である。制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を停止させている間、コモン電極１０７の電位をＶｃｏｍに設定し、セグメント電極１０２の電位を−Ｖｓｅｇに設定する。ただし、Ｖｃｏｍ＋Ｖｓｅｇは、カイラルネマチック液晶１０４をホメオトロピック状態にする電圧である。このように各電極の電位を設定することにより、カイラルネマチック液晶１０４はホメオトロピック状態（透過状態）になる。従って、スクリーン１は透明となり、観察者はスクリーン１の背面の様子を観察することになる。
【００４９】
制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を指示するタイミングで、カイラルネマチック液晶１０４への電圧印加を停止するようにコモン電極１０７およびセグメント電極１０２の電位を設定する。例えば、コモン電極１０７およびセグメント電極１０２の電位をいずれも０Ｖに設定する。すると、カイラルネマチック液晶１０４は、ホメオトロピック状態からプレナー状態に変化する。このとき、スクリーン１は画像投射装置２からの光を選択反射するので、観察者４は、画像投射装置２が投射した画像を観察することができる。
【００５０】
続いて、スクリーン１を複数枚備え、各スクリーンが重ねて配置される態様について説明する。プレナー状態のカイラルネマチック液晶１０４は、特定波長域の光のみを選択反射する。従って、スクリーン１を１枚だけ用いた場合には、スクリーン１に表示される画像は選択反射波長域の色のみによって表示される。例えば、選択反射光が緑色の波長域の光である場合、スクリーン１にフルカラーの画像を投射したとしても、スクリーン１上には濃淡のある緑色によって表された画像が表示されることになる。複数の色によって表される画像を表示する場合、プレナー状態における選択反射波長が互いに異なる液晶を２個以上のスクリーン１にそれぞれ別々に注入する。そして、そのスクリーン１を重ねて配置すればよい。各スクリーンは、観察者の方向から見て、画像投射装置２から画像が投射される面が重なるように配置される。
【００５１】
例えば、スクリーン１となる空セルを３つ用意する。そして、第１の空セルには、プレナー時に赤色を呈するカイラルネマチック液晶（選択反射波長のピーク波長が６００〜７００ｎｍの範囲内になるようなカイラルネマチック液晶）を注入する。第２の空セルには、プレナー時に緑色を呈するカイラルネマチック液晶（選択反射波長のピーク波長が５００〜６００ｎｍの範囲内になるようなカイラルネマチック液晶）を注入する。第３の空セルには、プレナー時に青色を呈するカイラルネマチック液晶（選択反射波長のピーク波長が４００〜５００ｎｍの範囲内になるようなカイラルネマチック液晶）を注入する。この３つのスクリーンを積層し、各層のカイラルネマチック液晶をプレナー状態に変化させると、白色のスクリーンとなる。この状態で、画像投射装置２から画像を投射すると、その画像の色がそのまま積層したスクリーン上に表示される。従って、画像投射装置２がフルカラーの画像を投射すれば、積層されたスクリーンは、その画像をそのまま表示する。
【００５２】
なお、ここでは、３枚のスクリーンを積層してフルカラーの画像を表示する場合を例に説明したが、選択反射波長が互いに異なる液晶を２個以上のスクリーンにそれぞれ別々に注入し、そのスクリーンを積層すれば、複数の色で画像を表示することができる。
【００５３】
また、２枚のスクリーンを一組とし、選択反射波長（λとする。）が同一であり、液晶のらせんの向き（液晶ドメインのねじれの向き）が互いに逆向きになる２種類のカイラルネマチック液晶を２枚のスクリーンに別々に配置してもよい。一方のスクリーンは、波長λの光のうち、液晶のらせんの向きに応じた光のみ（右回りの円偏光と左回りの円偏光のいずれか一方のみ）を反射させる。他方のスクリーンでは、液晶のらせんの向きが逆向きであるので、一方のスクリーンを通過した波長λの光を反射する。すなわち、２枚のスクリーンの一方と、他方とで、異なる光偏光状態であって波長が同一の光を反射する。従って、スクリーンを１枚だけ用いる場合よりも、選択反射波長に応じた色を明るくすることができる。この場合も、スクリーンは、観察者の方向から見て、画像投射装置２から画像が投射される面が重なるように配置される。
【００５４】
例えば、プレナー時に赤色を呈するカイラルネマチック液晶であって反射光の円偏光の向きが互いに異なる液晶を、それぞれ異なるスクリーンに注入し、そのスクリーンを積層すれば、赤色を明るく表示することができる。同様に、プレナー時に緑色や青色を呈するカイラルネマチック液晶についても、反射光の円偏光の向きが互いに異なる液晶をそれぞれ異なるスクリーンに注入し、そのスクリーンを積層すれば、色を明るくすることができる。また、フルカラーの画像を明るく表示するには、赤色、緑色および青色それぞれについて、右回りの円偏光を反射する層と左回りの円偏光を反射する層とを設ければよい。この場合、６枚のスクリーンを積層することになる。
【００５５】
また、ここでは、組をなす２枚のスクリーンにおいて、選択反射波長が共通する場合について説明した。２枚の前面パネルの選択波長が異なっていても、選択反射波長の波長域に重なる領域があれば、液晶ドメインのねじれの向きが互いに逆向きになるようなカイラルネマチック液晶を２枚のスクリーン内に配置することで、重なる波長域における光の反射量を増やして、その波長域の色を明るくすることができる。
【００５６】
以上のように、選択反射波長の波長域が異なるカイラルネマチック液晶を２枚以上のスクリーンにそれぞれ別々に注入して積層すれば、複数の色を表示することができる。また、選択反射光の円偏光の向きが互いに異なるカイラルネマチック液晶を２枚以上のスクリーンにそれぞれ別々に注入して積層すれば、明るい色で画像を表示することができる。
【００５７】
また、以上の説明では、画像投射を開始するときに、透明電極１０２，１０７に挟持されるカイラルネマチック液晶１０４全体をプレナー状態にする場合について説明した。画像投射を開始するときに、一部の領域のカイラルネマチック液晶１０４をプレナー状態に変化させ、他の領域のカイラルネマチック液晶についてはホメオトロピック状態のまま維持するように駆動してもよい。このように駆動するには、例えば、スクリーンの表示領域を複数の領域に分割し、その領域毎にセグメント電極を配置すればよい。そして、各セグメント電極に配線すれば、セグメント電極ごとに電位を設定することができ、その結果、一部の領域の液晶をプレナー状態にし、他の領域の液晶をホメオトロピック状態にすることができる。また、制御部３は、画像内に表される要素がスクリーンに投射されたときにおけるその要素の輪郭の内部領域の液晶を、画像投射開始時にプレナー状態に変化させればよい。この輪郭の外部領域のカイラルネマチック液晶については、画像投射開始後もホメオトロピック状態のまま維持する。なお、要素とは、画像中に描かれている対象のことである。例えば、画像中に自動車が描かれていれば、その画像における要素は自動車である。
【００５８】
このように表示すれば、要素の輪郭にあわせてスクリーンにその要素が表示され、スクリーンの他の領域は透過状態のままになる。従って、スクリーン１の背面に存在する物を背景として、要素のみをスクリーン１に表示することができる。具体例としては、要素である人物の輪郭にあわせて、その輪郭の内部領域のカイラルネマチック液晶をプレナー状態にし、他の領域をホメオトロピック状態のまま維持する。この状態でスクリーン１にその人物の画像が投射されると、スクリーン１の背面に存在する物を背景として、手前に人物がいるように表示される。
【００５９】
また、投射する画像が変化すれば、スクリーンに投射される要素の輪郭も変化する。この場合、制御部３は、輪郭の変化にあわせて、輪郭の内部領域がプレナー状態となり、他の領域がホメオトロピック状態になるようにスクリーン１を駆動すればよい。
【００６０】
また、以上の説明では、画像を投射する際に、制御部３がスクリーン１のカイラルネマチック液晶をプレナー状態にする場合について説明した。画像を投射する際に、カイラルネマチック液晶の状態を、プレナー状態とフォーカルコニック状態との中間状態にしてもよい。以下、カイラルネマチック液晶を中間状態にする態様について説明する。
【００６１】
カイラルネマチック液晶をフォーカルコニック状態に変化させる電圧をＶＦとする。カイラルネマチック液晶に電圧ＶＦを印加すると、その液晶はフォーカルコニック状態に変化していく。ただし、電圧ＶＦを印加した時点で直ちに液晶全体がフォーカルコニック状態になるのではなく、電圧ＶＦを印加している期間中、徐々にフォーカルコニック状態に変化していく。従って、フォーカルコニック状態にするための十分な期間だけ電圧ＶＦを印加すれば、液晶全体がフォーカルコニック状態に変化する。しかし、電圧ＶＦの印加時間が短ければ、フォーカルコニック状態とプレナー状態とが混在する中間状態となる。また、電圧ＶＦの印加時間が長いほど、液晶全体がフォーカルコニック状態となる状態に近づく。
【００６２】
カイラルネマチック液晶が中間状態になると、画像投射装置２から投射された光の一部はスクリーン１で反射し、他の光はスクリーン１を通過する。この場合、反射する光も通過する光もいずれも散乱する。従って、カイラルネマチック液晶を中間状態にすることによって、図４に示すように、スクリーン１を基準にして画像投射装置２と同じ側にいる観察者４だけでなく、スクリーン１を基準にして画像投射装置２とは反対側にいる観察者１４も画像を観察することができるようになる。
【００６３】
図５は、カイラルネマチック液晶を中間状態にする場合の駆動波形の例を示す説明図である。制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を停止させている間、コモン電極１０７の電位をＶｃｏｍに設定し、セグメント電極１０２の電位を−Ｖｓｅｇに設定する。すると、カイラルネマチック液晶１０４はホメオトロピック状態になる。従って、スクリーン１は透明となり、観察者はスクリーン１の背面に存在する物を観察することになる。
【００６４】
制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を指示する場合、まず、セグメント電極１０２の電位をＶｆに設定し、コモン電極１０７の電位はＶｃｏｍのまま維持する。ただし、Ｖｃｏｍ−Ｖｆは、カイラルネマチック液晶をフォーカルコニック状態に変化させる電圧ＶＦである。すると、カイラルネマチック液晶１０４にはＶｃｏｍ−Ｖｆ（＝ＶＦ）の電圧が印加され、フォーカルコニック状態に変化していく。制御部３は、液晶全体がフォーカルコニック状態に変化する前に、カイラルネマチック液晶への電圧印加を停止する（例えば、コモン電極１０７およびセグメント電極１０２の電位を０Ｖに切り替える）。すると、カイラルネマチック液晶１０４はフォーカルコニック状態への変化を停止し、中間状態を維持する。また、制御部３は、カイラルネマチック液晶への電圧印加を停止するタイミングで、画像投射装置２に画像の投射を指示する。カイラルネマチック液晶１０４が中間状態であるので、スクリーン１は、スクリーン１を基準にして画像投射装置２が存在する側およびその反対側それぞれの方向に、画像投射装置２から投射された光を散乱させる。この結果、スクリーン１のどちら側からも画像を観察することができる（図４参照）。
【００６５】
本発明は、図１に示すように、スクリーン１に対して、画像投射装置２を観察者４と同じ側に配置できるようにすることを目的とするものであるが、図４に示すように、スクリーン１を基準として画像投射装置２とは反対側に位置する観察者１４にも画像を表示することができる。また、スクリーン１を基準として画像投射装置２と同じ側の観察者４と、画像投射装置２とは反対側の観察者１４のどちらがより画像をはっきりと見られるようにするかという重み付けをすることもできる。スクリーン１を基準として画像投射装置２と同じ側の観察者４が、画像投射装置２とは反対側の観察者１４よりもはっきりと画像を観察できるようにする場合、電圧ＶＦの印加時間を短くすればよい。逆に、スクリーン１を基準として画像投射装置２とは反対側の観察者１４が、画像投射装置２側の観察者４よりもはっきりと画像を観察できるようにする場合、電圧ＶＦの印加時間を長くすればよい。従って、スクリーンの片側における画像の見やすさを、もう一方の方向から見た場合に比べてどの程度見やすくするかという設定は、電圧ＶＦの印加時間を調整することによって、任意に定めることができる。
【００６６】
また、本発明による画像表示装置は、３次元画像を表示することもできる。図６は、３次元画像を表示する場合の構成例を示す説明図である。図１と同様の構成部については、図１と同一の符合で示す。
【００６７】
スクリーン群１１は、複数のフルカラー表示スクリーン１２を備えている。個々のフルカラー表示スクリーン１２は、スクリーンとなる液晶セルを３枚積層した構成である。その３枚の液晶セルのうち１枚は、プレナー時に赤色を呈するカイラルネマチック液晶を基板間に挟持する。もう１枚は、プレナー時に緑色を呈するカイラルネマチック液晶を基板間に挟持する。残りの１枚は、プレナー時に青色を呈するカイラルネマチック液晶を基板間に挟持する。一つのフルカラー表示スクリーン１２が有する３枚のスクリーンにおいて、透過状態と反射状態とを呈する表示領域は、複数の分割領域を有している（すなわち、複数の分割領域に分割されている）。そして、個々の分割領域に対応する透明電極を用いてカイラルネマチック液晶に電圧を印加することにより、個々の分割領域毎にカイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態にしたり、プレナー状態にしたりすることができる。
【００６８】
本実施の形態において、３種類のカイラルネマチック液晶がそれぞれホメオトロピック状態になったときのフルカラー表示スクリーン１２の透過率は、５０％以上であることが好ましく、特に８０％以上であることが好ましい。
【００６９】
また、一つのフルカラー表示スクリーン１２が有する３枚のスクリーンの表示領域はそれぞれ同様に分割されていて、対応する分割領域が重なり合うように積層される。同様に、各フルカラー表示スクリーン１２の表示領域も、それぞれ同様に分割されていて、対応する分割領域が重なり合うように積層される。
【００７０】
画像投射装置２は、スクリーン群１１に画像（２次元画像）を投射する。画像投射装置２は、図６に示すように、スクリーン群１１を基準として、画像を観察する観察者４と同じ側に配置される。画像を投射する効率を考慮すると、画像投射装置２を各フルカラー表示スクリーン１２の中心から延びる法線方向に配置することが最も効率的である。
【００７１】
画像投射装置２は、カラーの２次元画像を投射することが好ましい。その画像が、プレナー状態の分割領域に投射されることによって、２次元画像の色がそのまま分割領域において表示される。従って、複数の色を用いて描かれている２次元画像を投射すれば、各色がそのままスクリーン上に表示される。
【００７２】
また、画像投射装置２が投射する２次元画像を構成する画素の数は、一つのフルカラー表示スクリーン１２に設けられる分割領域の数よりも多い。例えば、図６では、一つのフルカラー表示スクリーン１２に９個の分割領域を設けた場合を示している。これに対し、画像投射装置２は、例えば１６００個（４００個×４００個）の画素によって構成される２次元画像を投射する。従って、フルカラー表示スクリーン１２上に投射されたときの画素の大きさは、分割領域よりも小さい。
【００７３】
制御部３は、画像投射装置２に２次元画像のデータを出力する。この２次元画像の画素に対しては、画像中に表される要素の奥行きを示す奥行き情報が決定される。
【００７４】
また、２次元画像のうち、共通の分割領域に投射される画素が存在する領域を画像領域と記す。図７は、画像領域の概念を表す説明図である。図７に示すように、フルカラー表示スクリーン１２が９個の分割領域を有しているのであれば、２次元画像には９個の画像領域が定められる。各画像領域は、各フルカラー表示スクリーン１２の分割領域に対応し、１個の画像領域は、対応する分割領域に投射される。例えば、図７に示す画像領域３００（図中に示すＡ点から見て上段右側の画像領域）は、Ａ点から見て上段右側の分割領域３０１に対応し、この画像領域３００の画像は、分割領域３０１に向かって投射される。
【００７５】
また、前述のように、各フルカラー表示スクリーン１２は、対応する分割領域が重なり合うように積層される。ここで、「対応する分割領域」とは、スクリーンは異なっているが各スクリーンにおいて同じ位置に配置されている分割領域のことである。例えば、図６に示す分割領域５ａ，５ｂ，５ｃは、フルカラー表示スクリーンは異なっているが、いずれも観察者４からみて下段左側に配置されている。従って、分割領域５ａ，５ｂ，５ｃは、互いに対応する分割領域である。また、「対応する分割領域が重なり合う」とは、画像投射装置２から照射された共通の光が、互いに対応する各分割領域を通過するように配置された状態を指す。
【００７６】
図８（ａ）に示すように、画像投射装置２から照射された光は広がるので、「対応する分割領域が重なり合う」ようにする場合、画像投射装置２から遠いフルカラー表示スクリーンほど、個々の分割領域のサイズを大きくする。具体的には、各分割領域のサイズが、画像投射装置２と各フルカラー表示スクリーンとの距離に比例して大きくなるように定める。また、対応する分割領域は、同一の画像領域が投射されるように配置される。図８（ａ）に示す例では、画像投射装置２に近い方のフルカラー表示スクリーン１２の分割領域５ｄともう一方のフルカラー表示スクリーン１２の分割領域５ｅが対応するが、画像投射装置２からの距離に比例して、分割領域５ｅのサイズを分割領域５ｄのサイズよりも大きくする。この結果、分割領域５ｄを通過した光は、分割領域５ｄに対応する分割領域５ｅを通過する。同様に、分割領域５ｆと分割領域５ｇとが対応するが、画像投射装置２からの距離に比例して、分割領域５ｇのサイズを分割領域５ｆのサイズよりも大きくする。この結果、分割領域５ｆを通過した光は、分割領域５ｆに対応する分割領域５ｇを通過する。
【００７７】
また、個々のフルカラー表示スクリーン１２内には、それぞれ３個のスクリーンが存在する。１個のフルカラー表示スクリーン１２内の各スクリーンについても、各分割領域のサイズが、画像投射装置２と各スクリーンとの距離に比例して大きくなるように定める。また、対応する分割領域は、同一の画像領域が投射されるように各スクリーンを配置する。ただし、画像投射装置２と各スクリーンとの距離に比例して各スクリーン（同一のフルカラー表示スクリーン内の各スクリーン）の分割領域のサイズを定めた場合、そのサイズの差異がわずかであれば、同一のフルカラー表示スクリーン内の各スクリーンの分割領域を同一のサイズにしてもよい。
【００７８】
また、図８（ｂ）に示すように、画像投射装置２を各フルカラー表示スクリーン１２から遠ざけた場合、画像投射装置２と各フルカラー表示スクリーンとの距離に比例して各分割領域のサイズを定めると、分割領域のサイズの差異はわずかになる。この場合、各フルカラー表示スクリーンの分割領域のサイズを同一にしてもよい。なお、各フルカラー表示スクリーンの分割領域のサイズを同一にすると、図８（ｂ）に例示する分割領域５ｄを通過した光の一部は、分割領域５ｄに対応していない分割領域５ｇを通過するが、その光はわずかであり、無視できる。従って、画像投射装置２と各フルカラー表示スクリーンとの距離に比例して定めた分割領域のサイズの差異がわずかであるために各フルカラー表示スクリーンの分割領域のサイズを同一にした場合も、「対応する分割領域が重なり合う」状態に含まれる。同様に、画像投射装置２と各スクリーン（同一のフルカラー表示スクリーン内の各スクリーン）との距離に比例して定めた分割領域のサイズの差異がわずかであるために同一のフルカラー表示スクリーン内の各スクリーンの分割領域のサイズを同一にした場合も、「対応する分割領域が重なり合う」状態に含まれる。
【００７９】
制御部３は、２次元画像内の各画像領域をスクリーン群１１内で表示する場合、画像領域における奥行き情報に基づいて、画像領域を表示するフルカラー表示スクリーンの分割領域を決定する。制御部３は、その分割領域の液晶をプレナー状態にする。制御部３は、２次元画像内の他の画像領域についても、画像領域を表示するフルカラー表示スクリーンの分割領域を決定し、その分割領域の液晶をプレナー状態にする。従って、２次元画像は、画像領域毎に異なるフルカラー表示スクリーンに表示されることになる。この結果、スクリーン群１１に表示された画像は３次元画像になる。
【００８０】
ただし、制御部３は、画像投射装置２に画像投射の停止を指示している期間中は、全てのフルカラー表示スクリーン１２の各層のカイラルネマチック液晶を全てホメオトロピック状態にしておく。そして、画像投射装置２に画像の投射を指示するときに、画素を表示すべき分割領域の液晶をプレナー状態に変化させる。
【００８１】
制御部３は、２次元画像内の画像領域をフルカラー表示スクリーン１２上に表示する場合、例えば、その画像領域が投射される場所に重なるように配置された各分割領域のうち、一つのフルカラー表示スクリーンの分割領域をプレナー状態にする。ただし、制御部３は、画像領域に要素が含まれていない場合、その画像領域が投射される場所に重なるように配置された各分割領域を全てホメオトロピック状態にしてもよい。その場合、その分割領域は透明な状態として観察される。例えば、制御部３が、互いに対応する分割領域５ａ，５ｂ，５ｃ（図６参照。）を全てホメオトロピック状態にした場合、観察者４は、その分割領域を透明状態として認識する。制御部３は、２次元画像に応じて、各フルカラー表示スクリーンの各分割領域をプレナー状態またはホメオトロピック状態にすることで、３次元スクリーンを形成し、画像投射装置２からこの３次元スクリーンに２次元画像を投射して３次元画像を表示させる。
【００８２】
なお、一つのフルカラー表示スクリーン１２は、３つのスクリーンが積層された構成である。従って、制御部３は、一つのフルカラー表示スクリーン１２の分割領域をプレナー状態にする場合には、積層された３枚のスクリーンの分割領域をそれぞれプレナー状態にする。同様に、制御部３は、一つのフルカラー表示スクリーン１２の分割領域をホメオトロピック状態にする場合には、積層された３枚のスクリーンの分割領域をそれぞれホメオトロピック状態にする。
【００８３】
図６には３個のフルカラー表示スクリーンを配置した場合を示しているが、フルカラー表示スクリーンの数は３個に限定されない。フルカラー表示スクリーンの数は、２個以上であればよい。より解像度を上げた立体感を出すためにはフルカラー表示スクリーン１２を１０個以上重ねて配置することが好ましく、さらに好ましくは３０個以上重ねる。
【００８４】
図６には１個のフルカラー表示スクリーンが３×３の９個の分割領域を備えている場合を例示しているが、１個のフルカラー表示スクリーンが備える分割領域の数は９個に限定されない。解像度の高い表示を実現するためには１個のフルカラー表示スクリーン１２に１００個以上の分割領域を設けることが好ましい。
【００８５】
分割領域を形成する場合には、例えば、図２に示す透明電極１０７をコモン電極とし、透明電極１０２として所望の分割領域と同形状のセグメント電極を配置すればよい。そして、スタティック駆動を行うことによって、各分割領域のカイラルネマチック液晶をそれぞれ別々にホメオトロピック状態またはプレナー状態にすることができる。
【００８６】
図９は、フルカラー表示スクリーン１２の配置を示す説明図である。２個のフルカラー表示スクリーン１２において、プレナー状態で赤色光を反射する液晶層の中心間の距離をｄ（ｍｍ）とする。同様に、プレナー状態で緑色光を反射する液晶層の中心間の距離と、プレナー状態で青色光を反射する液晶層の中心間の距離もｄ（ｍｍ）とする。また、各フルカラー表示スクリーン１２に正方形領域として設けられた分割領域の一辺の長さをｓ（ｍｍ）とする。このとき、ｄとｓとは、以下の関係を満足していることが好ましい。
【００８７】
０．０１×ｓ＜ｄ＜１０×ｓ 式１
【００８８】
特に、ｄ＜ｓを満足していることが好ましい。
【００８９】
また、図９では、隣接するフルカラー表示スクリーン１２同士が直接接していて、また、１個のフルカラー表示スクリーンを構成する３枚のスクリーンも直接接している場合を示した。隣接するスクリーン同士は直接接していなくても、光学的に接着されていればよい。ここで「光学的に接着されている」とは、スクリーン同士が直接接していること、または、スクリーン間に、屈折率が基板１０１，１０８の屈折率とほぼ等しい物質が充填されていることを指す。ここでは、「屈折率がほぼ等しい」とは、具体的には屈折率の差が０．２以下であることをいうものとする。スクリーン間に物質を配置する場合、その物質の屈折率と、基板１０１，１０８の屈折率との差は０．２以下であることが好ましいが、０．１以下であることが特に好ましい。スクリーン同士を光学的に接着する具体的な方法として、基板１０１，１０８の屈折率との差が０．２以下の屈折率を有する樹脂や液体を挟むように各スクリーンを配置する方法がある。
【００９０】
スクリーン間に光学的界面が存在するとそこで反射が生じ、光の利用効率が低下したり、画像がぼやけたりする。しかし、隣接するスクリーン同士を光学的に接着すると、光学的界面が存在しないので、そのような問題の発生を防ぐことができる。
【００９１】
図１０は、画像表示装置が３次元画像を表示する状態の具体例を示す説明図である。なお、ここでは、一つの画像領域に一つの要素のみが表されている場合を例に説明する。画像投射装置２は、スクリーン群１１に対して図１０（ｃ）に例示する２次元画像を投射するものとする。図１０（ｃ）に示す画像には、太陽、樹木、自動車が描かれている。また、この各要素（太陽、樹木、自動車）を構成する画素には、奥行き方向の座標（以下、奥行き座標）が奥行き情報として定められている。要素である太陽を構成する各画素には、観察者側から離れた位置を表す奥行き座標が対応付けられているとする。また、要素である樹木を構成する画素、要素である自動車を構成する画素には、それぞれ観察者から少し離れた位置を表す奥行き座標、観察者の近くの位置を表す奥行き座標が対応付けられているとする。
【００９２】
制御部３（図１０において図示せず。）は、図１０（ｃ）に例示する画像の投射を画像投射装置２に指示する以前には、各フルカラー表示スクリーンの各分割領域のカイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態に維持する。制御部３は、この画像の投射を画像投射装置２に指示する場合、以下のように動作する。
【００９３】
制御部３は、太陽を構成する各画素の奥行き座標に基づいて、観察者側から見て奥に配置されたフルカラー表示スクリーン１２ａを決定する。また、太陽が表されている画像領域が投射される分割領域は、観察者側から見て右上段の分割領域である。従って、制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を指示するときに、太陽の画素から決定したフルカラー表示スクリーン１２ａの右上段の分割領域２１を、太陽を表示する分割領域として決定し、その分割領域２１をプレナー状態にする（図１０（ａ）参照。）。また、制御部３は、フルカラー表示スクリーン１２ａの他の分割領域をホメオトロピック状態のまま維持する。
【００９４】
同様に、制御部３は、樹木を構成する各画素の奥行き座標に基づいて、観察者側から見て中央に配置されたフルカラー表示スクリーン１２ｂを決定する。また、樹木が表されている画像領域が投射される分割領域は、観察者側から見て左上段および左中段の分割領域である。従って、制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を指示するときに、樹木の画素から決定したフルカラー表示スクリーン１２ｂの左上段および左中段の分割領域２２，２３を、樹木を表示する分割領域として決定し、その分割領域２２，２３をプレナー状態にする（図１０（ａ）参照。）。また、制御部３は、フルカラー表示スクリーン１２ｂの他の分割領域をホメオトロピック状態のまま維持する。
【００９５】
同様に、制御部３は、自動車を構成する各画素の奥行き座標に基づいて、観察者側から見て手前に配置されたフルカラー表示スクリーン１２ｃを決定する。また、自動車が表されている画像領域が投射される分割領域は、観察者側から見て下段の分割領域である。従って、制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を指示するときに、自動車の画素から決定したフルカラー表示スクリーン１２ｃの下段の分割領域２４〜２６を、自動車を表示する分割領域として決定し、その分割領域２４〜２６をプレナー状態にする（図１０（ａ）参照。）。また、制御部３は、フルカラー表示スクリーン１２ｃの他の分割領域をホメオトロピック状態にする。
【００９６】
図１０（ａ）に示すように、各フルカラー表示スクリーン１２ａ〜１２ｃの各分割領域の状態を設定し、スクリーン群１１に向けて図１０（ｃ）に示す２次元画像を照射すると、太陽、樹木および自動車を表す３次元画像として表示される。すなわち、太陽は奥のフルカラー表示スクリーン１２ａ上に表示され、樹木は中央のフルカラー表示スクリーン１２ｂ上に表示され、また自動車は手前のフルカラー表示スクリーン１２ｃ上に表示される（図１０（ｂ）参照。）。観察者４は、近くに自動車があり、少し離れた位置に樹木があり、さらに遠くに太陽があると認識することができる。観察者４は、奥行きのある画像を見ることができ、高い臨場感のある映像を楽しむことができる。
【００９７】
また、画像投射装置２が、複数の色を用いて描かれているカラーの２次元画像を投射すれば、各色がそのままスクリーン上に表示される。よって、観察者４は、カラー表示を楽しむことができる。
【００９８】
制御部３は、画像投射装置２に投射させる２次元画像を切り替える場合、２次元画像の画素に対して決定される奥行き情報の変化にあわせて、各スクリーンの各分割領域の状態を更新すればよい。
【００９９】
また、同じ要素を構成する画素であっても、奥行き座標が同一であるとは限らない。例えば、要素が自動車である場合、自動車を表している複数の画素の奥行き座標が全て同一であるとは限らない。また、二つの要素が互いに近くに表されていて、その二つの要素を構成する各画素の奥行き座標が同一でない場合もある。例えば、同一の画像領域内で太陽および鳥という二つの要素が近くに表されているとする。このとき、太陽を表している画素とおよび鳥を表している画素の奥行き座標が全て同一であるとは限らない。個々の画素の奥行き座標に一対一に対応するようにフルカラー表示スクリーンを設けるとすると、スクリーンの数が増加して生産コストが上昇してしまう。このような場合、互いに近傍に位置する各画素の奥行き座標を一つの値に揃えるように減縮すればよい。スクリーン上に投射されたときの画素の大きさは、分割領域よりも小さいので、一つの分割領域に投射される各画素の奥行き座標を一つの値に揃えるように減縮することができる。この結果、その領域の各画素の奥行き座標が多少異なっていたとしても、その各画素を一つのフルカラー表示スクリーン上に投射することができる。従って、スクリーンの数を少なくして生産コストを抑えることができる。
【０１００】
以下、奥行き座標を一つの値に揃えるように減縮する例について説明する。画像領域および画像領域に表される要素の位置関係は、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示す態様に分類される。図１１では、要素が星である場合を例示している。そして、要素を構成する複数の画素の奥行き座標は同一の値に揃えられていないものとする。
【０１０１】
要素が表されていない領域は、背景となる領域である。背景となる領域の画素には、奥行き座標として、背景であることを示す特別な値が決定される。以下に説明する図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示す態様では、背景となる領域の奥行き座標は用いられない。
【０１０２】
図１１（ａ）は、一つの要素５１が一つの画像領域６１内で表される態様である。この態様では、制御部３は、要素５１を構成する各画素の奥行き座標の平均値を算出し、各画素に決定されている奥行き座標を、算出した平均値に置換すればよい。すると、要素を構成する各画素に対して決定された奥行き座標は、一つの値（平均値）に揃えられる。制御部３は、算出した平均値から、要素５１を含む画像領域６１が表示されるフルカラー表示スクリーンを決定する。
【０１０３】
図１１（ｂ）は、一つの要素５２が複数の画像領域（図１１（ｂ）に示す例では二つの画像領域６１，６２）に跨って表され、その複数の画像領域には、他の要素が表されていない態様を示す。この態様では、制御部３は、要素５２を構成する各画素の奥行き座標の平均値を算出し、要素５２の各画素に決定されている奥行き座標を、算出した平均値に置換する。制御部３は、置換後の奥行き座標から、要素５２を含む画像領域６１，６２が表示されるフルカラー表示スクリーンを決定する。このように奥行き座標を置換すると、要素５２の各部分５２ａ，５２ｂを構成する各画素の奥行き座標は、いずれも同一の値に置換される。従って、部分５２ａを表示するフルカラー表示スクリーンと部分５２ｂを表示するフルカラー表示スクリーンは同一である。
【０１０４】
また、制御部３は、以下のように要素５２の各画素の奥行き座標を置換してもよい。すなわち、制御部３は、各画像領域６１，６２に表される要素５２の各部分５２ａ，５２ｂのうち、面積が大きい方の部分（本例では部分５２ｂ）を構成する各画素の奥行き座標の平均値を算出する。そして、要素５２の各画素の奥行き座標を、部分５２ｂにおける奥行き座標の平均値で置換してもよい。
【０１０５】
図１１（ｃ）は、複数の要素（図１１（ｃ）に示す例では、第一要素５５および第二要素５６）が一つの画像領域６１内に表される態様を示す。この態様では、制御部３は、第一要素５５を構成する各画素の奥行き座標および第二要素５６を構成する各画素の奥行き座標全体の平均値を算出する。そして、第一要素５５の各画素に対して決定されている奥行き座標および第二要素５６の各画素に対して決定されている奥行き座標を、算出した平均値で置換する。制御部３は、算出した平均値から、第一要素５５および第二要素５６を含む画像が表示されるフルカラー表示スクリーンを決定する。なお、この場合、第一要素５５および第二要素５６は同一のフルカラー表示スクリーン上に表示される。しかし、全ての要素が同一フルカラー表示スクリーンに表示されるわけではないので、観察者は画像全体を３次元画像として観察することができる。
【０１０６】
また、制御部３は、以下のように第一要素５５および第二要素５６の各画素の奥行き座標を置換してもよい。すなわち、制御部３は、画像領域６１に表示される第一要素５５および第二要素５６のうち、面積が大きい方の要素（本例では第一要素５５）を構成する各画素の奥行き座標の平均値を算出する。そして、第一要素５５および第二要素５６の各画素の奥行き座標を、第一要素５５における奥行き座標の平均値で置換してもよい。
【０１０７】
図１１（ｄ）は、一つの要素（図１１（ｄ）に示す例では第一要素５７）が複数の画像領域（図１１（ｄ）に示す例では二つの画像領域６１，６２）に跨って表され、その複数の画像領域の中に他の要素（図１１（ｄ）に示す例では第二要素５８）が表示される態様を示す。制御部３は、第一要素５７が跨る各画像領域６１，６２毎に、奥行き座標を揃える。図１１（ｄ）に示す例では、画像領域６１には、第一要素５７の部分５７ａと第二要素５８が含まれる。制御部３は、部分５７ａを構成する各画素の奥行き座標および第二要素５８を構成する各画素の奥行き座標全体の平均値を算出する。そして、部分５７ａの各画素に対して決定されている奥行き座標および第二要素５８の各画素に対して決定されている奥行き座標を、算出した平均値で置換する。制御部３は、算出した平均値から、部分５７ａおよび第二要素５８を含む画像領域６１が表示されるフルカラー表示スクリーンを決定する。また、制御部３は、画像領域６１に表される部分５７ａおよび第二要素５８のうち、面積が大きい方（本例では第二要素５８）を構成する各画素の奥行き座標の平均値を算出し、部分５７ａおよび第二要素５８の各画素の奥行き座標を、算出した平均値で置換してもよい。
【０１０８】
制御部３は、他の画像領域６２においても同様に奥行き座標を揃える。図１１（ｄ）に示す例では、画像領域６２には第一要素５７の部分５７ｂしか表されていない。この場合、制御部３は、部分５７ｂを構成する各画素の奥行き座標全体の平均値を算出する。そして、部分５７ｂの各画素に対して決定されている奥行き座標を、算出した平均値で置換する。制御部３は、算出した平均値から、部分５７ｂを含む画像領域６２が表示されるフルカラー表示スクリーンを決定する。
【０１０９】
なお、この態様では、部分５７ａ，５７ｂは、同一のフルカラー表示スクリーンに表示されない場合がある。
【０１１０】
なお、奥行き座標の平均値を算出する場合、一つの要素（または部分）を構成する全ての画素の奥行き座標を用いなくてもよい。すなわち、一つの要素（または部分）を構成する画素のうちの一部の画素の奥行き座標を抽出し、その奥行き座標から平均値を算出してもよい。
【０１１１】
図１２は、ロケットの移動を表すように切り替えられる画面における画像領域の例を示す。図１２（ａ）に示すように２次元画像の左下に表されるロケット７１が、図１２（ｂ）に示すように右上方向に移動するものとする。図１２（ａ）に示す２次元画像を表示する場合、ロケット７１は、一つの画像領域６１に表されている。従って、画像領域６１内のロケット７１を構成する各画素の奥行き座標の平均値は、図１１（ａ）に示した場合と同様に、算出すればよい。
【０１１２】
また、ロケット７１が移動した状況を示す図１２（ｂ）の２次元画像を表示する場合、ロケット７１は複数の画像領域６１〜６４に跨って表される。従って、この場合、図１１（ｂ）に示した場合と同様に、奥行き座標の平均値を算出すればよい。制御部３は、ロケット７１を構成する各画素の奥行き座標の平均値を算出し、ロケット７１の各画素に決定されている奥行き座標を、算出した平均値に置換する。制御部３は、置換後の奥行き座標から、画像領域６１〜６４が表示されるフルカラー表示スクリーンを決定する。
【０１１３】
また、各画像領域６１〜６４に表されるロケット７１の各部分７１ａから７１ｄのうち、最も面積が大きい部分７１ａを構成する各画素の奥行き座標の平均値を算出してもよい。そして、ロケット７１の各画素の奥行き座標を、部分７１ａおける奥行き座標の平均値で置換してもよい。
【０１１４】
図１３は、スクリーンに設ける分割領域の数を多くし、かつフルカラー表示スクリーン１２の枚数を多くした場合の３次元画像の例を示す。画像投射装置２が人間の顔を表す２次元画像を投射する場合、制御部３は、各画像領域における画素の奥行き座標から画素を表示するスクリーンを決定し、そのスクリーン上で画素を表示する分割領域をプレナー状態にする。従って、図１３（ａ）に示す画像を表示するスクリーン群１１の断面は、図１３（ｂ）に示すようになる。図１３（ｂ）において、太く示した箇所がプレナー状態の箇所である。
【０１１５】
スクリーン群１１は、プレナー状態にした分割領域の集合によって、人間の顔の形状の選択反射面を形成している。この場合、白色光下では、観察者は、白い顔の形状のみを認識する。このスクリーン群１１に対して画像投射装置２が人間の顔を表す２次元画像を投射すると、画像は選択反射面で散乱され、観察者は、人間の顔の３次元画像を認識することができる。画像投射装置２がフルカラーの画像を投射すれば、観察者は、色の付いた現実感のある画像を認識することができる。
【０１１６】
次に、制御部３が奥行き情報を生成する態様と、制御部３に奥行き情報が入力される態様とをそれぞれ説明する。制御部３に２次元画像が入力され、その２次元画像に基づいて制御部３が奥行き情報を作成してもよい。また、制御部３が、２次元画像の入力および予め２次元画像の画素に対して決定された奥行き情報の入力を受け付けてもよい。
【０１１７】
図１４は、制御部３が２次元画像に基づいて奥行き情報を作成する場合の制御部の構成例を示すブロック図である。２次元画像入力部４１には２次元画像が入力され、２次元画像入力部４１はその２次元画像を画像投射装置２に出力する。画像投射装置２は、２次元画像入力部４１が出力した２次元画像をスクリーン群１１に投射する。
【０１１８】
また、２次元画像入力部４１は、入力された２次元画像を位置算出部４２にも出力する。位置算出部４２は、２次元画像に基づいて、２次元画像の画素の奥行き情報を決定する。位置算出部４２は、各画素に対して決定された奥行き情報をスクリーン振り分け部４３に出力する。スクリーン振り分け部４３は、画素に対して決定された奥行き情報に基づいて、各画像領域を表示する各フルカラー表示スクリーンの分割領域を決定する。スクリーン振り分け部４３は、この処理を画像領域毎に行う。そして、各画像領域について、画像領域を表示するフルカラー表示スクリーンおよび画像領域が投射される分割領域を決定したならば、画像領域を表示することになる各分割領域をプレナー状態にするように各フルカラー表示スクリーン１２を駆動する。
【０１１９】
位置算出部４２は、例えば、プログラムに従って動作するＣＰＵによって実現される。
【０１２０】
図１５は、位置算出部４２が奥行き情報を作成する際の処理経過の例を示す流れ図である。位置算出部４２は、２次元画像に含まれる各要素を抽出する（ステップＳ１）。例えば、２次元画像入力部４１から図１０（ｃ）に例示する画像を入力されたならば、太陽、樹木、自動車などの各要素を構成する画素群を抽出する。続いて、位置算出部４２は、２次元画像の平面におけるＸ，Ｙ座標に垂直なＺ座標（奥行き座標）を、抽出した画素群の各画素に付与することにより、画素の奥行き方向の位置を決定する（ステップＳ２）。
【０１２１】
特許文献４，５に、２次元画像の輪郭を特定し、その輪郭が示す画像を３次元データにする方法が記載されている。位置算出部４２は、これらの方法と同様に、３次元データを作成し、３次元データ作成時に算出するＺ座標を奥行き情報とすればよい。なお、特許文献４，５に記載されている方法では、オペレータが２次元座標内の画像の輪郭を指定する。従って、特許文献４，５に記載の方法で３次元データを作成する場合には、オペレータが画像の輪郭を指定するためのディスプレイ装置（図示せず。）を各フルカラー表示スクリーン１２とは別に設けておけばよい。位置算出部４２は、このディスプレイ装置に２次元画像を表示して、太陽、樹木、自動車などの輪郭の指定をオペレータに促し、指定された輪郭に基づいて太陽、樹木、自動車などの奥行き座標（３次元データのＺ座標）を算出すればよい。
【０１２２】
また、非特許文献１に紹介されている技術（動画をリアルタイムに立体映像にする技術）を位置算出部４２に適用して、画像を立体化するときに得られるＺ座標を奥行き座標としてもよい。オペレータの操作なしに奥行き情報を生成することができるので、非特許文献１に紹介されている技術を位置算出部４２に適用して奥行き情報を算出することが好ましい。
【０１２３】
ただし、奥行き情報を生成する方法は、特定の方法に限定されない。位置情報算出部４２は、他の方法によって２次元画像から奥行き情報を生成してもよい。
【０１２４】
図１６は、制御部３に２次元画像および奥行き座標がそれぞれ入力される場合の制御部の構成例を示すブロック図である。２次元画像入力部４１に、２次元画像が入力され、その２次元画像を画像投射装置２に出力する。奥行き情報入力部４４には、予め２次元画像の画素に対して決定された奥行き情報が入力される。スクリーン振り分け部４３の動作は、図１４に示す構成の場合と同様である。
【０１２５】
［実施の形態２］本実施の形態における画像表示装置は、第１の実施の形態と同様に、図１に示すような構成となる。以下、電気光学素子、画像投射装置および制御部については、図１と同一の符号を付して説明する。ただし、この電気光学素子の構成は、第１の実施の形態と異なる。
【０１２６】
本実施の形態においても、電気光学素子１は投射された画像を表示するスクリーンとしての役割を果たすので、この電気光学素子をスクリーンと記す。スクリーン１は、光を通過させる透過状態と光を散乱させる散乱状態とを呈する液晶を透明基板間に挟持した液晶セルである。また、スクリーン１は、光を反射する層（ミラー層）を備える。このミラー層は、スクリーン１において、液晶層を基準として、画像投射装置２とは反対側に位置する。従って、スクリーン１に液晶層側から入射した光はミラー層で反射する。液晶が透過状態である場合、光は散乱することなく反射するので、スクリーン１自体が鏡として機能する。また、液晶が散乱状態である場合、スクリーン１に入射した光は、散乱しつつ反射する。従って、この状態のスクリーン１に液晶層側から画像を投射すると、画像が表示される。
【０１２７】
画像投射装置２は、スクリーン１に画像を投射する。画像投射装置２は、液晶層を挟んで、ミラー層とは反対側に配置される。
【０１２８】
制御部３は、画像投射装置２に画像の投射および画像投射の停止を指示する。また、制御部３は、スクリーン１が備える液晶の状態を制御する。具体的には、制御部３は、画像投射装置２に画像を投射させる場合には、スクリーン１が備える液晶を散乱状態に変化させる。また、制御部３は、画像投射装置２に画像投射を停止させる場合には、スクリーン１が備える液晶を透過状態に変化させる。
【０１２９】
制御部３は、画像投射装置２に画像を投射させる場合には、液晶を散乱状態にする。このとき、画像投射装置２からスクリーン１に投射された光は、スクリーン１において散乱を伴って反射する。この結果、観察者４は、画像を観察することができる。従って、制御部３は、スクリーン１の液晶を散乱状態にすることで、スクリーン１に画像を表示させることになる。また、制御部３は、画像投射装置２に画像投射を停止させる場合には、液晶を透過状態にする。この結果、スクリーン１は光を散乱させずに反射するので、観察者４は、スクリーン１を鏡として使用することができる。
【０１３０】
図１７は、スクリーン１の構成例を示す模式的断面図である。スクリーン１は、一対の透明基板１１１，１２０を備える。透明基板１１１，１２０として、例えば、ガラス基板を用いればよい。第１の透明基板１１１には透明電極１１２が設けられ、透明電極１１２上に樹脂膜１１３が設けられる。また、第２の透明基板１２０には、ミラー層１１９が設けられ、ミラー層１１９の上層に絶縁層１１８が設けられる。さらに、絶縁層１１８の上層に透明電極１１７が設けられ、透明電極１１７上に樹脂膜１１６が設けられる。
【０１３１】
ミラー層１１９は、光を反射する金属の層を形成することによって実現できる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）を用いた金属の層をミラー層１１９とすればよい。金属の保護や色調整の目的のために、ミラー層１１９を多層膜構造としてもよい。
【０１３２】
樹脂膜１１３，１１６は、例えば、電圧印加されていない液晶分子を基板面に垂直に配向させる樹脂膜である。
【０１３３】
なお、スクリーン１の駆動形態は、スタティック駆動が好ましい。ここでは、第１の透明基板１１１上の透明電極１１２をセグメント電極とし、第２の透明基板１２０上の透明電極１１７をコモン電極として、スタティック駆動によりスクリーン１を駆動する場合を例に説明する。
【０１３４】
第１の透明基板１１１および第２の透明基板１２０は、透明電極同士が対向するように配置され、対向面の間に液晶１１４を挟持する。樹脂膜１１３，１１６が形成された領域の周囲にはシール材１１５が配置される。シール材１１５は、透明基板同士を接着させ、また、基板間に液晶１１４を封止する。液晶１１４は、透過状態と散乱状態を電気的に制御できる液晶であれば、特に限定されない。例えば、液晶とポリマーの複合体を液晶１１４として用いることができる。
【０１３５】
以下、印加電圧がオフレベルのときに液晶１１４が透過状態になり、印加電圧があるレベル（オンレベル）以上のときに液晶１１４が散乱状態になる場合を例に説明する。このような液晶の状態の変化は、液晶分子を基板面に垂直に配向させる樹脂膜を樹脂膜１１３，１１６として設けることで実現される。なお、オフレベルとは、液晶を透過状態にするための電圧である。オフレベルは０Ｖとは限らず、絶対値が０Ｖより大きい電圧を印加したときに液晶が透過状態になるようにしてもよい。
【０１３６】
制御部３は、コモン電極１１７およびセグメント電極１１２の電位を設定して、液晶１１４に印加される電圧を制御する。制御部３は、印加電圧の大きさを切り替えることによって、液晶１１４の状態を透過状態または散乱状態に変化させる。制御部３は、液晶１１４を透過状態にする場合、液晶１１４に電圧を印加しないようにする。そして、液晶１１４を散乱状態にする場合、液晶１１４を散乱状態にする電圧を印加する。なお、一般的には、透明電極の電位を設定するためにコモン電極ドライバやセグメント電極ドライバなどを備えるが、ここでは、セグメント電極１１２の数が少なく（例えば１個ないし数個程度）、制御部３が直接コモン電極１１７およびセグメント電極１１２の電位を設定するものとして説明する。セグメント電極の数を増やす場合には、コモン電極ドライバやセグメント電極ドライバを設けて、各ドライバによって透明電極の電位を設定すればよい。なお、スクリーン１の駆動電圧は、図示しないバッテリによって供給される。また、アクティブ素子と組み合わせてもよい。
【０１３７】
図１８は、制御部３による駆動波形の例を示す説明図である。制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を停止させている間、液晶１１４に対する印加電圧をオフレベルにする。ここで、オフレベルとは、液晶１１４が透過状態になるような電圧である。図１８では、コモン電極１１７およびセグメント電極１１２の電位をいずれも０Ｖに設定して、印加電圧を０Ｖにする場合を例示する。印加電圧をオフレベルにすることにより、液晶１１４は透過状態になる。従って、液晶１１４側からミラー層１１９側に入射した光は、散乱せず反射する。従って、画像投射装置２と同じ側にいる観察者４は、スクリーン１を鏡として使用することができる。
【０１３８】
制御部３は、画像投射装置２に画像の投射を指示するタイミングで、コモン電極１１７の電位をＶｃｏｍに設定し、セグメント電極１１２の電位を−Ｖｓｅｇに設定する。ただし、Ｖｃｏｍ＋Ｖｓｅｇは、液晶１１４を散乱状態にする電圧である。この結果、液晶１１４は、透過状態から散乱状態に変化する。すると、画像投射装置２から投射される光は、液晶１１４を通過することによって散乱し、また、ミラー層１１９において反射する。従って、画像投射装置２と同じ側にいる観察者４は、画像投射装置２がスクリーン１に投射した画像を観察することができる。
【０１３９】
なお、スクリーン１が透明電極として行電極および列電極を備え、線順次駆動によりスクリーン１を駆動してもよい。この場合、制御部３は、画像を投射しないときに、各画素の印加電圧をオフレベルにすればよい。画像投射開始後には、制御部３は、行電極を選択しながら各行を走査し、液晶１１４を散乱状態にするための電圧を選択行の画素に印加すればよい。
【０１４０】
第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、画像投射装置２を観察者４側に配置することができるので、スクリーンの背面の奥行きを狭くしてスクリーンの設置場所を狭くできる。
【０１４１】
第２の実施の形態において、ミラー層１１９の代わりに、ハーフミラー層を形成してもよい。ハーフミラー層は、１００ｎｍ以下の金属の薄膜を形成することにより実現できる。例えば、アルミニウムや銀の薄膜によって、ハーフミラー層を形成してもよい。金属の保護や色調整の目的のために、ハーフミラー層を多層膜構造としてもよい。また、ＴｉＯ２やＳｉＯ２などの無機物の多層膜を、ハーフミラー層として使用してもよい。
【０１４２】
また、ミラー層１１９の代わりに、スリットミラー層を形成してもよい。スリットミラー層は、ミラー層１１９に部分的に開口部を設けた構造である。スリットミラー層を形成した場合、開口部に入射した光は、反射することなくスリットミラー層を通過する。開口部以外に入射した光は、反射する。このように、スリットミラー層は、光を通過させる領域と光を反射する領域とに分けられる。また、開口部の面積を調整することで、透過率と反射率との比を調整することができる。よって、ハーフミラー層を形成する場合に比べて、透過率と反射率との比を容易に調整することができる。
【０１４３】
スクリーン１にミラー層１１９を設けた場合には、画像投射を停止している間、スクリーン１は鏡として機能する。これに対し、ミラー層１１９の代わりにハーフミラー層やスリットミラー層を設けた場合には、画像投射を停止している間、スクリーン１の背面側からスクリーン１に入射した光が観察者に到達する。従って、観察者は、スクリーン１の背面側の状態を観察することができる。
【０１４４】
また、スクリーン１にハーフミラー層あるいはスリットミラー層を形成し、画像投射時に、一部の領域の液晶１１４を散乱状態に変化させ、他の領域の液晶については透過状態のまま維持するように駆動してもよい。このように駆動するには、例えば、透明電極をパターニングすればよい。また、制御部３は、画像内に表される要素がスクリーンに投射されたときにおけるその要素の輪郭の内部領域の液晶を、画像投射開始時に散乱状態に変化させればよい。この輪郭の外部領域の液晶については、画像投射開始後も、透過状態のまま維持する。
【０１４５】
このように表示すれば、要素の輪郭にあわせてスクリーンにその要素が表示される。また、観察者４は、スクリーンの他の領域で、スクリーンの背面側の状態を観察することができる。従って、スクリーン１の背面に存在する物を背景として、要素のみをスクリーン１に表示することができる。
【０１４６】
また、投射する画像が変化すれば、スクリーンに投射される要素の輪郭も変化する。この場合、制御部３は、輪郭の変化にあわせて、輪郭の内部領域が散乱状態となり、他の領域が透過状態になるようにスクリーン１を駆動すればよい。
【０１４７】
スリットミラー層を設ける場合、スリットミラー層の開口部の液晶を常時透過状態に保ってもよい。すると、観察者４は、開口部の領域では、常にスクリーン１の背面側の状況を観察することができる。
【０１４８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。実施例中、「部」は重量部を意味する。
【０１４９】
［例１］
図２に示すスクリーンを以下のように作成した。透明基板としてガラス基板を用いた。第１のガラス基板１０１上に透明電極１０２を形成し、その上層に樹脂膜１０３を形成した。同様に、第２のガラス基板１０８上に透明基板１０７を形成し、その上層に樹脂膜１０６を形成した。平行配向膜を樹脂膜１０３，１０６とした。このガラス基板１０１，１０８を、透明電極同士が対向するように配置し、シール材１０５によって接着した。シール材１０５は、樹脂膜を形成した領域の周囲に配置した。このようにして得られた空セルに、カイラルネマチック液晶を注入して、封止した。ただし、スクリーンは３枚作成し、それぞれのスクリーンの空セルにはそれぞれ選択反射波長が異なるカイラルネマチック液晶を注入した。３枚のスクリーンには、それぞれ、プレナー時に赤色、緑色、青色を呈するカイラルネマチック液晶を注入した。
【０１５０】
この３層のスクリーンを制御装置によって駆動した。各層のカイラルネマチック液晶をプレナー状態にしたとき、白色のスクリーンとして観察された。また、市販の画像投射装置を用いて、このスクリーンに画像を投射した。画像投射装置は、スクリーンに対して、観察者と同じ側に配置した。
【０１５１】
制御装置は、画像投射装置２をオフ（画像を投射しない状態）にしたときに、各層のカイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態に維持させた。そして、画像投射装置２をオン（画像を投射する状態）にしたときに、各層のカイラルネマチック液晶をプレナー状態に変化させた。画像投射装置２がオフであるとき、スクリーンは透明であり、画像投射装置２をオンにしたときに、スクリーンに画像を表示することができた。
【０１５２】
［例２］
例１で作成した画像表示装置を、図５に示したような駆動波形で駆動した。この結果、画像投射装置２をオフにしたときには、スクリーンは透明であった。また、画像投射装置２をオン状態とするときに、カイラルネマチック液晶を中間状態にしたので、画像投射装置２が存在する側とその反対側の両方で画像を観察することができた。また、液晶をフォーカルコニック状態にするための電圧の印加時間を変化させることで、スクリーン１の両面における画像の見やすさの重み付け（一方が他方よりも見やすくなるようにすること）をすることができた。
【０１５３】
［例３］
図１７に示す模式的断面図を持つスクリーン１を次のように作製した。まず、誘電率異方性が負であるネマチック液晶（チッソ社製ＡＧ−１０１６ＸＸ）を８０部、図１９で示される硬化性化合物を２０部、ベンゾインイソプロピルエーテルを０．２部ブレンドし、混合組成物を調製した。
【０１５４】
図１７に示す透明基板１２０として、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用いた。このガラス基板１２０の片側の面にミラー層１１９を形成し、さらにミラー層１１９上に絶縁層１１８を形成した。次いでその上層にパターニングされた透明電極１１７を形成した。さらに透明電極１１７の上層に、垂直配向用ポリイミド膜１１６（ＪＳＲ社製ＪＡＬＳ−６８２−Ｒ３）を形成した。
【０１５５】
図１７に示すもう一方の透明基板１１１にも、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用いた。このガラス基板１１１上に、パターニングされた透明電極１１２を形成し、さらに垂直配向用ポリイミド膜１１３（ＪＳＲ社製ＪＡＬＳ−６８２−Ｒ３）を形成した。
【０１５６】
２つのガラス基板１１１，１２０をポリイミド薄膜が対向するようにして設置し、その間隙に直径６μｍの樹脂ビーズを配置した。そして、ガラス基板の四辺に約１ｍｍ幅のエポキシ樹脂層（シール層１１５）を印刷によって設け、ガラス基板を貼り合わせてエポシキ樹脂層を硬化し、スクリーンの周辺部が樹脂層でシールされる状態にした。具体的には、以下のようにシール層１１５を形成して、液晶を注入した。シール層は、一部を開放するよう設けた。シール層を硬化後、開放部から空セル中に、上記の混合組成物を注入した。その後シール層の開放部を透明なエポキシ樹脂で封止し、そのエポキシ樹脂を硬化させた。
【０１５７】
ついで、垂直配向用ポリイミド膜の働きで液晶分子が基板面に垂直方向に配向性を示すように状態に保ったまま硬化性化合物を硬化させ、スクリーン１を完成させた。
【０１５８】
具体的には、混合組成物を注入された液晶セルを４０℃に保持した状態で、主波長が約３６５ｎｍのＨｇ−Ｘｅランプにより、上側より約２．５ｍＷ／ｃｍ２、下側より同じく約２．５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１０分間照射し、表示部外の周辺を透明の樹脂層でシールしたスクリーン１を得た。
【０１５９】
このスクリーン１に画像投射装置から画像を表示するようにした。画像投射装置は、スクリーンを基準として観察者側に配置した。制御装置は、画像投射装置２をオフにしたときに、混合組成物に電圧を印加しないようにし、画像投射装置２をオンにしたときに、混合組成物に電圧を印加して混合組成物が散乱状態を呈するように制御した。このようにスクリーンを駆動することによって、鏡として使用していた面に突然画像を表示させることができた。
【０１６０】
【発明の効果】
本発明によれば、特定波長域の光または特定の光偏光状態の光を散乱させつつ反射する反射状態と光を通過させる透過状態とを電気的に制御可能な電気光学層が一対の電極付き基板間に挟持されてなる電気光学素子と、電気光学素子に画像を投射する画像投射装置と、画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、電気光学素子が備える電気光学層の状態を制御する制御部とを備え、制御部が、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、電気光学層を反射状態に変化させることによって電気光学素子に画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、電気光学層を透過状態に変化させる。従って、透過状態または散乱状態に切り替えられるスクリーンを用いて、観察者側に画像投射装置を配置することができる。
【０１６１】
また、本発明によれば、光を散乱させつつ反射することによって投射画像を表示する反射状態と光を通過させる透過状態とを呈する表示領域が個々に反射状態と透過状態とを呈する複数の分割領域を有する画像表示スクリーンを２個以上含み、各画像表示スクリーンの対応する分割領域が重なるように配置されたスクリーン群と、スクリーン群に画像を投射する画像投射装置と、画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、各画像表示スクリーンにおける個々の分割領域を反射状態または透過状態に変化させる制御部とを備え、制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、２次元画像のうちの各画像表示スクリーンの分割領域に対応せしめられたそれぞれの画像領域について演算された奥行き情報に基き、画像領域に対応する画像表示スクリーンの分割領域を決定し、その分割領域を反射状態にし、それ以外の分割領域を透過状態にすることによって３次元スクリーンを形成し、画像投射装置より２次元画像を３次元スクリーンに投射することにより３次元画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、各画像表示スクリーンの各分割領域を透過状態に変化させる。従って、透過状態または散乱状態に切り替えられるスクリーンを用いて、観察者側に画像投射装置を配置することができる。また、画像を３次元画像として表示することができる。
【０１６２】
また、本発明によれば、光を通過させる透過状態と光を散乱させる散乱状態とを電気的に制御可能な電気光学層と、少なくとも入射する光の一部を反射する反射層とを備えた電気光学素子と、電気光学素子に画像を投射する画像投射装置と、画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、電気光学素子が備える電気光学層の状態を制御する制御部とを備え、画像投射装置は、電気光学層を挟んで反射層の反対側に配置され、制御部が、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、電気光学層を散乱状態に変化させることによって電気光学素子に画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、電気光学層を透過状態に変化させる。従って、鏡として機能する状態または画像を表示する状態に切り替えられるスクリーンを用いて、観察者側に画像投射装置を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像表示装置の構成例を示す説明図。
【図２】スクリーンの構成例を示す模式的断面図。
【図３】駆動波形の例を示す説明図。
【図４】画像を観察できる位置を示す説明図。
【図５】カイラルネマチック液晶を中間状態にする場合の駆動波形の例を示す説明図。
【図６】３次元画像を表示する場合の画像表示装置の構成例を示す説明図。
【図７】画像領域の概念を表す説明図。
【図８】分割領域のサイズの広がりを示す説明図。
【図９】フルカラー表示スクリーンの配置を示す説明図。
【図１０】画像表示装置が３次元画像を表示する状態の具体例を示す説明図。
【図１１】画像領域および画像領域に表される要素の位置関係の各態様を示す説明図。
【図１２】要素の移動を表すように切り替えられる画面における画像領域の例を示す説明図。
【図１３】３次元画像の例を示す説明図。
【図１４】２次元画像に基づいて奥行き情報を作成する場合の制御部の構成例を示すブロック図。
【図１５】奥行き情報を作成する際の処理経過の例を示す流れ図。
【図１６】２次元画像および奥行き座標がそれぞれ入力される場合の制御部の構成例を示すブロック図。
【図１７】スクリーンの構成例を示す模式的断面図。
【図１８】駆動波形の例を示す説明図。
【図１９】硬化性化合物の例を示す説明図。
【図２０】従来の画像表示装置の構成を示す説明図。
【図２１】カイラルネマチック液晶の各種状態を示す模式図。
【符号の説明】
１ 電気光学素子（スクリーン）
２ 画像投射装置
３ 制御部
１０１，１０８ 透明基板
１０２，１０７ 透明電極
１０３、１０６ 樹脂膜
１０４ カイラルネマチック液晶
１０５ シール材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device that displays a projected image.
[0002]
[Prior art]
A technology for displaying an image on a screen by using a liquid crystal cell that can be electrically switched between a transmissive state that allows light to pass through and a scattering state that scatters light as a screen and that projects an image on the screen is known. Yes. When an image is projected on the screen, the liquid crystal included in the screen may be in a scattering state. In addition, when the image is not projected, the liquid crystal is in a transmissive state. By driving the screen in this manner, it is possible to produce an effect such as keeping the screen transparent and then suddenly scattering the liquid crystal to display an image.
[0003]
When the liquid crystal that can be switched between the transmission state and the scattering state is in the scattering state, forward scattering is obtained, but back scattering is weak. Therefore, in an image display device that projects an image on a screen having such a liquid crystal, the
[0004]
As described above, the
[0005]
Further,
[0006]
In addition, a liquid crystal exhibiting selective reflection may be used for a liquid crystal display device. As the liquid crystal exhibiting such selective reflection, there are chiral nematic liquid crystal and cholesteric liquid crystal. Hereinafter, a liquid crystal exhibiting selective reflection will be described using a chiral nematic liquid crystal as an example. In addition, the liquid crystal which exhibits such selective reflection is described also in
[0007]
A chiral nematic liquid crystal sandwiched between a pair of parallel substrates has a “twisted structure” in which the liquid crystal director is twisted at a constant period. The light reflection mode varies depending on the orientation of the twisted central axis (hereinafter referred to as a helical axis) with respect to the substrate. FIG. 21 is a schematic diagram showing various states of the chiral nematic liquid crystal, and shows the alignment state of the liquid crystal domains represented by the drum shape.
[0008]
A state in which the average direction of the helical axes of the plurality of liquid crystal domains is substantially perpendicular to the substrate surface is referred to as a planar state. FIG. 21A shows this planar state. In the planar state, circularly polarized light corresponding to the direction of twist of the liquid crystal layer in the incident light is selectively reflected. The wavelength λ selectively reflected is the average refractive index n of the liquid crystal composition.AVGIs approximately equal to the product of the pitch p of the liquid crystal composition (λ = nAVG-P).
[0009]
The pitch p is determined by p = 1 / (c · HTP) from the addition amount c of an optically active substance such as a chiral agent and the constant HTP (Helical Twisting Power) of the optically active substance. Therefore, the selective reflection wavelength can be adjusted by the type and amount of optically active substance.
[0010]
Further, as shown in FIG. 21 (a), although the helical axes of a plurality of liquid crystal domains are on the average approximately perpendicular to the substrate, if the directions are slightly different, the liquid crystal domains In the meantime, the incident light scattering phenomenon occurs. That is, the planar state shown in FIG. 21A is a reflection state with scattering (scattering reflection state). Note that the chiral nematic liquid crystal may be in a completely planar state in which each helical axis is aligned. The chiral nematic liquid crystal in a completely planar state selectively reflects light without scattering. Hereinafter, the planar state refers to a state in which light is selectively reflected with scattering, and is described as not including a complete planar state.
[0011]
The planar state shown in FIG. 21A can be obtained by applying a high voltage to bring the chiral nematic liquid crystal into a homeotropic state and then stopping the voltage application. The homeotropic state is a state in which each liquid crystal molecule is aligned substantially perpendicular to the substrate, as shown in FIG. The homeotropic state can be obtained by applying a high voltage of a predetermined value or higher to the chiral nematic liquid crystal. In the homeotropic state, the liquid crystal transmits light. Therefore, the liquid crystal in the homeotropic state exhibits a transparent state.
[0012]
Further, the chiral nematic liquid crystal can take a focal conic state in which helical axes of a plurality of liquid crystal domains are arranged in a random direction or a non-perpendicular direction with respect to the substrate surface. FIG. 21B shows a focal conic state. Generally, the liquid crystal layer in the focal conic state exhibits a scattering state as a whole. The light of a specific wavelength is not reflected unlike the selective reflection. Accordingly, the liquid crystal in the focal conic state passes light while being scattered.
[0013]
The focal conic state and the planar state exist stably even when there is no electric field.
[0014]
Next, a driving method of the liquid crystal display device will be described. The planar state can be changed to the focal conic state, and the focal conic state can be changed to the planar state, depending on the amplitude of the drive voltage. In the latter case, since a homeotropic state is passed, a higher voltage than the former is applied.
[0015]
In a chiral nematic liquid crystal, the effective value of a series of applied voltage waveforms does not directly determine the state after voltage erasure, but the display after voltage erasure depends on the application time and amplitude value of the voltage pulse applied immediately before. .
[0016]
V is the voltage that changes the chiral nematic liquid crystal from the planar state to the focal conic state.FAnd the lower limit voltage for transition from the focal conic state to the planar state is VPV is the upper limit voltage that does not change the display state even when voltage is applied.SAnd In the case of line sequential driving, for example, the potential of the scanning electrode in the selected row is VrAnd the potential of each signal electrode is set to VcOr -VcSet to. (V for pixels that should be planar in the selected row)r+ Vc) Is applied, and the pixel enters a homeotropic state. Also, (Vr-Vc) Is applied, and the pixel is in a focal conic state. When the selected row is switched, the magnitude of the voltage applied to the pixels in the previously selected row is VcThe liquid crystal that was in the homeotropic state changes to the planar state and maintains the planar state. The liquid crystal changed to the focal conic state maintains that state. However, the potential V set for each electroder, VcThe conditions are as follows.
[0017]
Vr+ Vc> VP, Vr-Vc= VF, VS> Vc
[0018]
In addition, a method of creating three-dimensional data based on an image shown in a photograph or a picture has been proposed (see, for example,
[0019]
[Patent Document 1]
JP 2002-139700 A (FIG. 1)
[0020]
[Patent Document 2]
JP-A-5-191726 (paragraphs 0010-0016, FIGS. 1-5)
[0021]
[Patent Document 3]
JP 2003-98507 A (paragraph 0002-paragraph 0015)
[0022]
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-185712 (
[0023]
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-307926 (
[0024]
[Patent Document 6]
JP-A-8-280044 (paragraphs 0009-0025, FIGS. 1 to 7)
[0025]
[Non-Patent Document 1]
“Television video to 3D video in real time”, [online], [April 29, 2003 search], Internet <URL: http: // www. zdnet. co. jp / mobile / 0211/14 / n_mercury. html>
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
When an image is projected onto a screen using liquid crystal that can be electrically switched between a transmission state and a scattering state, an
[0027]
In addition, it is preferable that an image can be projected from the front side (observer side) of the screen even on a screen that can be switched to a state that functions as a mirror or a state that displays an image.
[0028]
In view of the above, an object of the present invention is to provide an image display device that can display an image by projecting an image from the front side (observer side) of the screen using a screen that can be switched to a transmission state or a scattering state. And Another object of the present invention is to provide an image display device that can display an image by projecting an image from the front side of the screen using a screen that can be switched to a state that functions as a mirror or a state that displays an image.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an electro-optic layer that can electrically control a reflection state in which light in a specific wavelength range or light in a specific light polarization state is reflected while being scattered and a transmission state in which light is allowed to pass are a pair of electrodes An electro-optical element sandwiched between the attached substrates, an image projection apparatus that projects an image on the electro-optical element, an instruction to the image projection apparatus to project an image and stop the image projection, and the electro-optical layer included in the electro-optical element A control unit that controls the state of the image, and when the control unit instructs the image projection apparatus to project an image, the control unit causes the electro-optic layer to display an image by changing the electro-optic layer to a reflection state, and the image projection When the apparatus is instructed to stop image projection, the electro-optical layer is changed to a transmissive state.
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
Aspect 6 of the present invention is that a plurality of divided regions in which a display region that exhibits a reflection state in which a projection image is displayed by reflecting light while scattering light and a transmission state in which light passes are individually in a reflection state and a transmission state A screen group that includes two or more image display screens each having a corresponding divided area of each image display screen, an image projection apparatus that projects an image onto the screen group, and an image projection onto the image projection apparatus And a control unit for instructing to stop image projection and changing each divided area in each image display screen to a reflection state or a transmission state, and when the control unit instructs the image projection apparatus to project an image, 2 Based on the depth information calculated for each image area corresponding to the divided area of each image display screen in the dimensional image, The divided area of the image display screen to be determined is determined, the divided area is set to the reflective state, and the other divided areas are set to the transmissive state, thereby forming a three-dimensional screen. The present invention provides an image display device characterized in that when a three-dimensional image is displayed by projection and the image projection device is instructed to stop image projection, each divided region of each image display screen is changed to a transmissive state.
[0035]
Aspect 7 of the present invention includes an electro-optic layer that can electrically control a transmission state that transmits light and a scattering state that scatters light, and an electric layer that includes at least a reflection layer that reflects a part of incident light. An optical element, an image projection apparatus that projects an image onto the electro-optical element, and a control unit that instructs the image projection apparatus to project an image and stop the image projection, and control the state of the electro-optical layer included in the electro-optical element The image projection device is disposed on the opposite side of the reflection layer with the electro-optic layer interposed therebetween, and the control unit changes the electro-optic layer to a scattering state when instructing the image projection device to project an image. When an image is displayed on the electro-optic element and the image projection apparatus is instructed to stop image projection, the electro-optic layer is changed to a transmission state.
[0036]
Aspect 8 of the present invention provides the image display device according to Aspect 7, wherein the reflective layer is any one of a mirror layer, a half mirror layer, and a slit mirror layer.
[0037]
Aspect 9 of the present invention provides the electro-optical element according to aspect 7, in which the reflective layer is a half mirror layer or a slit mirror layer, and the control unit changes the electro-optical layer included in the electro-optical element to a scattering state. Provided is an image display device that changes only the inner region of the outline of an element in a projected image to a scattering state. According to such a configuration, it is possible to display an image in the foreground with an object on the back of the electro-optic element as a background.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0039]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0040]
[Embodiment 1] FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration example of an image display apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the image display apparatus according to the present embodiment includes an electro-
[0041]
The electro-
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the
[0045]
Note that the driving mode of the
[0046]
The first
[0047]
The
[0048]
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a driving waveform by the
[0049]
The
[0050]
Next, a mode in which a plurality of
[0051]
For example, three empty cells serving as the
[0052]
Here, the case where three screens are stacked to display a full-color image has been described as an example. However, liquid crystals having different selective reflection wavelengths are separately injected into two or more screens, and the screens are displayed. When stacked, images can be displayed in a plurality of colors.
[0053]
In addition, two types of chiral nematic liquid crystal in which two screens are paired, the selective reflection wavelength (λ) is the same, and the directions of the spiral of the liquid crystal (the twist direction of the liquid crystal domain) are opposite to each other. May be arranged separately on two screens. One screen reflects only light corresponding to the direction of the spiral of the liquid crystal (only one of clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light) out of the light of wavelength λ. On the other screen, the direction of the spiral of the liquid crystal is opposite, so that the light of wavelength λ that has passed through one screen is reflected. That is, one of the two screens reflects light having the same wavelength and the same wavelength on the other side. Therefore, the color corresponding to the selective reflection wavelength can be made brighter than when only one screen is used. Also in this case, the screen is arranged so that the surfaces on which the image is projected from the
[0054]
For example, a chiral nematic liquid crystal that exhibits red color during planarization and in which the directions of circularly polarized light of the reflected light are different from each other are injected into different screens, and the screens are laminated, so that red color can be displayed brightly. Similarly, for chiral nematic liquid crystals that exhibit green or blue color during planarization, the colors can be brightened by injecting liquid crystals with different directions of circular polarization of reflected light into different screens and stacking the screens. In order to display a full-color image brightly, a layer that reflects clockwise circularly polarized light and a layer that reflects counterclockwise circularly polarized light may be provided for each of red, green, and blue. In this case, six screens are stacked.
[0055]
In addition, here, a case has been described in which the selective reflection wavelengths are common between the two screens forming a set. Even if the selected wavelengths of the two front panels are different, if there is a region that overlaps the wavelength range of the selective reflection wavelength, chiral nematic liquid crystal in which the directions of twisting of the liquid crystal domains are opposite to each other is displayed in the two screens. By disposing, the light reflection amount in the overlapping wavelength region can be increased, and the color in that wavelength region can be brightened.
[0056]
As described above, a plurality of colors can be displayed if chiral nematic liquid crystals having different wavelength ranges of selective reflection wavelengths are separately injected and stacked on two or more screens. Further, if chiral nematic liquid crystals having different directions of circularly polarized light of selectively reflected light are separately injected and laminated on two or more screens, an image can be displayed in a bright color.
[0057]
In the above description, the case where the entire chiral nematic
[0058]
If displayed in this way, the element is displayed on the screen in accordance with the outline of the element, and other areas of the screen remain in a transparent state. Therefore, it is possible to display only the elements on the
[0059]
Moreover, if the image to project changes, the outline of the element projected on a screen will also change. In this case, the
[0060]
In the above description, the case where the
[0061]
The voltage that changes the chiral nematic liquid crystal to the focal conic state is VFAnd Voltage V across chiral nematic liquid crystalFWhen is applied, the liquid crystal changes to a focal conic state. However, voltage VFWhen the voltage is applied, the entire liquid crystal does not immediately go into the focal conic state, but the voltage VFDuring the period of applying, it gradually changes to the focal conic state. Therefore, the voltage V is sufficient for a sufficient period to enter the focal conic state.FIs applied, the entire liquid crystal changes to the focal conic state. However, the voltage VFIf the application time is short, an intermediate state in which the focal conic state and the planar state are mixed is obtained. Also, the voltage VFThe longer the application time is, the closer the liquid crystal is to the focal conic state.
[0062]
When the chiral nematic liquid crystal is in an intermediate state, a part of the light projected from the
[0063]
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a driving waveform when the chiral nematic liquid crystal is set to an intermediate state. The
[0064]
When instructing the
[0065]
As shown in FIG. 4, the present invention is intended to enable the
[0066]
The image display device according to the present invention can also display a three-dimensional image. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration example in the case of displaying a three-dimensional image. Components similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
[0067]
The
[0068]
In the present embodiment, the transmittance of the full-
[0069]
Further, the display areas of the three screens included in one full-
[0070]
The
[0071]
The
[0072]
Further, the number of pixels constituting the two-dimensional image projected by the
[0073]
The
[0074]
In addition, an area where pixels projected in a common divided area in the two-dimensional image are referred to as an image area. FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the concept of an image region. As shown in FIG. 7, if the full-
[0075]
Further, as described above, the full-color display screens 12 are stacked so that the corresponding divided areas overlap. Here, the “corresponding divided area” is a divided area which is arranged at the same position on each screen although the screens are different. For example, the divided
[0076]
As shown in FIG. 8A, the light emitted from the
[0077]
There are three screens in each full-
[0078]
Further, as shown in FIG. 8B, when the
[0079]
When displaying each image area in the two-dimensional image within the
[0080]
However, during the period when the
[0081]
When displaying the image area in the two-dimensional image on the full-
[0082]
Note that one full-
[0083]
Although FIG. 6 shows a case where three full-color display screens are arranged, the number of full-color display screens is not limited to three. The number of full color display screens may be two or more. In order to produce a stereoscopic effect with higher resolution, it is preferable to arrange 10 or more full-color display screens 12 and more preferably 30 or more.
[0084]
FIG. 6 illustrates a case where one full-color display screen includes 3 × 3 nine divided areas, but the number of divided areas included in one full-color display screen is not limited to nine. . In order to realize a display with high resolution, it is preferable to provide 100 or more divided regions on one full-
[0085]
When forming the divided regions, for example, the
[0086]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the arrangement of the full-
[0087]
0.01 × s <d <10 × s
[0088]
In particular, it is preferable that d <s is satisfied.
[0089]
FIG. 9 shows a case where adjacent full-color display screens 12 are in direct contact with each other, and three screens constituting one full-color display screen are also in direct contact. Adjacent screens do not have to be in direct contact with each other, as long as they are optically bonded. Here, “optically bonded” means that the screens are in direct contact with each other or a material having a refractive index substantially equal to that of the
[0090]
If there is an optical interface between the screens, reflection occurs there, reducing the light utilization efficiency and blurring the image. However, when the adjacent screens are optically bonded to each other, there is no optical interface, so that such a problem can be prevented.
[0091]
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a specific example of a state in which the image display device displays a three-dimensional image. Here, a case where only one element is represented in one image region will be described as an example. The
[0092]
Before instructing the
[0093]
Based on the depth coordinates of each pixel constituting the sun, the
[0094]
Similarly, the
[0095]
Similarly, the
[0096]
As shown in FIG. 10A, each full-
[0097]
If the
[0098]
When switching the two-dimensional image to be projected on the
[0099]
Moreover, even if the pixels constitute the same element, the depth coordinates are not always the same. For example, when the element is an automobile, the depth coordinates of a plurality of pixels representing the automobile are not necessarily the same. Further, there are cases where two elements are represented close to each other and the depth coordinates of the pixels constituting the two elements are not the same. For example, it is assumed that two elements of the sun and the bird are represented in the vicinity in the same image area. At this time, the depth coordinates of the pixel representing the sun and the pixel representing the bird are not all the same. If a full-color display screen is provided so as to correspond to the depth coordinates of individual pixels on a one-to-one basis, the number of screens increases and the production cost increases. In such a case, the depth coordinates of the pixels located in the vicinity of each other may be reduced so as to be aligned with one value. Since the size of the pixel when projected onto the screen is smaller than the divided area, the depth coordinate of each pixel projected onto one divided area can be reduced so as to be aligned with one value. As a result, even if the depth coordinates of each pixel in the region are slightly different, each pixel can be projected on one full-color display screen. Accordingly, the number of screens can be reduced to reduce production costs.
[0100]
Hereinafter, an example in which the depth coordinates are reduced so as to be aligned to one value will be described. The positional relationship between the image area and the elements represented in the image area is classified into the modes shown in FIGS. 11 (a) to 11 (d). FIG. 11 illustrates a case where the element is a star. It is assumed that the depth coordinates of a plurality of pixels constituting the element are not aligned to the same value.
[0101]
A region where no element is represented is a background region. A special value indicating the background is determined as the depth coordinate for the pixels in the background region. In the modes shown in FIGS. 11A to 11D described below, the depth coordinates of the background region are not used.
[0102]
FIG. 11A shows a mode in which one
[0103]
FIG. 11B shows one
[0104]
Further, the
[0105]
FIG. 11C shows a mode in which a plurality of elements (in the example shown in FIG. 11C, the
[0106]
Moreover, the
[0107]
FIG. 11D shows that one element (
[0108]
The
[0109]
In this aspect, the
[0110]
When calculating the average value of depth coordinates, it is not necessary to use the depth coordinates of all the pixels constituting one element (or part). In other words, the depth coordinates of some of the pixels constituting one element (or part) may be extracted, and the average value may be calculated from the depth coordinates.
[0111]
FIG. 12 shows an example of an image area on the screen that can be switched to represent the movement of the rocket. It is assumed that the
[0112]
Moreover, when displaying the two-dimensional image of FIG.12 (b) which shows the condition where the
[0113]
Moreover, each
[0114]
FIG. 13 shows an example of a three-dimensional image when the number of divided areas provided on the screen is increased and the number of full-color display screens 12 is increased. When the
[0115]
The
[0116]
Next, an aspect in which the
[0117]
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of the control unit when the
[0118]
The two-dimensional
[0119]
The
[0120]
FIG. 15 is a flowchart showing an example of processing progress when the
[0121]
[0122]
In addition, a technique introduced in Non-Patent Document 1 (a technique for converting a moving image into a three-dimensional image in real time) may be applied to the
[0123]
However, the method for generating the depth information is not limited to a specific method. The position
[0124]
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of the control unit when a two-dimensional image and depth coordinates are respectively input to the
[0125]
[Embodiment 2] The image display apparatus according to the present embodiment has a configuration as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Hereinafter, the electro-optical element, the image projection apparatus, and the control unit will be described with the same reference numerals as those in FIG. However, the configuration of the electro-optical element is different from that of the first embodiment.
[0126]
Also in the present embodiment, since the electro-
[0127]
The
[0128]
The
[0129]
The
[0130]
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the
[0131]
The
[0132]
The
[0133]
Note that the
[0134]
The first
[0135]
Hereinafter, an example will be described in which the
[0136]
The
[0137]
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating an example of a drive waveform by the
[0138]
The
[0139]
The
[0140]
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
[0141]
In the second embodiment, a half mirror layer may be formed instead of the
[0142]
Further, instead of the
[0143]
When the
[0144]
In addition, a half mirror layer or a slit mirror layer is formed on the
[0145]
If displayed in this way, the element is displayed on the screen according to the outline of the element. In addition, the
[0146]
Moreover, if the image to project changes, the outline of the element projected on a screen will also change. In this case, the
[0147]
When the slit mirror layer is provided, the liquid crystal in the opening of the slit mirror layer may be kept in a constantly transmissive state. Then, the
[0148]
【Example】
Examples of the present invention are shown below. In the examples, “parts” means parts by weight.
[0149]
[Example 1]
The screen shown in FIG. 2 was created as follows. A glass substrate was used as the transparent substrate. A
[0150]
This three-layer screen was driven by a controller. When the chiral nematic liquid crystal of each layer was in a planar state, it was observed as a white screen. Moreover, the image was projected on this screen using the commercially available image projection apparatus. The image projection apparatus was arranged on the same side as the observer with respect to the screen.
[0151]
The control device maintained the chiral nematic liquid crystal of each layer in the homeotropic state when the
[0152]
[Example 2]
The image display device created in Example 1 was driven with a drive waveform as shown in FIG. As a result, when the
[0153]
[Example 3]
A
[0154]
As a
[0155]
As the other
[0156]
Two
[0157]
Subsequently, the curable compound was cured while the liquid crystal molecules were kept in a state perpendicular to the substrate surface by the action of the polyimide film for vertical alignment, and the
[0158]
Specifically, in a state where the liquid crystal cell injected with the mixed composition is kept at 40 ° C., about 2.5 mW /
[0159]
An image is displayed on the
[0160]
【The invention's effect】
According to the present invention, an electro-optic layer that can electrically control a reflection state in which light in a specific wavelength range or light in a specific light polarization state is reflected while being scattered and a transmission state in which light is allowed to pass are provided with a pair of electrodes. An electro-optical element sandwiched between the substrates, an image projection apparatus that projects an image on the electro-optical element, an instruction to the image projection apparatus to project an image and stop the image projection, and an electro-optical layer of the electro-optical element A control unit that controls the state, and when the control unit instructs the image projection apparatus to project an image, the image projection apparatus displays an image on the electro-optic element by changing the electro-optic layer to the reflection state. When instructing to stop image projection, the electro-optical layer is changed to a transmission state. Therefore, the image projection apparatus can be arranged on the viewer side using the screen that can be switched to the transmission state or the scattering state.
[0161]
In addition, according to the present invention, a display area that exhibits a reflection state in which a projected image is displayed by reflecting light while scattering light and a transmission state in which light is allowed to pass are individually divided into a plurality of division states in which a reflection state and a transmission state are exhibited. A screen group including two or more image display screens each having an area, and corresponding divided areas of the image display screens, an image projecting apparatus that projects an image on the screen group, an image projecting apparatus A control unit that instructs projection and stop of image projection, and changes each divided area in each image display screen to a reflection state or a transmission state, and the control unit instructs the image projection apparatus to project an image, Based on the depth information calculated for each image area corresponding to the divided area of each image display screen in the two-dimensional image, the image area A corresponding divided area of the image display screen is determined, the divided area is set in a reflective state, and the other divided areas are set in a transmissive state, thereby forming a three-dimensional screen. When a three-dimensional image is displayed by projecting and the image projection apparatus is instructed to stop image projection, each divided area of each image display screen is changed to a transmission state. Therefore, the image projection apparatus can be arranged on the viewer side using the screen that can be switched to the transmission state or the scattering state. In addition, the image can be displayed as a three-dimensional image.
[0162]
In addition, according to the present invention, the electro-optic layer that can electrically control the transmission state that transmits light and the scattering state that scatters light, and the reflection layer that reflects at least a part of incident light are provided. An electro-optical element, an image projection apparatus that projects an image onto the electro-optical element, a control unit that instructs the image projection apparatus to project an image and stop the image projection, and control a state of an electro-optical layer included in the electro-optical element; The image projection device is disposed on the opposite side of the reflective layer with the electro-optic layer interposed therebetween, and when the control unit instructs the image projection device to project an image, the electro-optic layer is changed to a scattering state. When an image is displayed on the electro-optic element and the image projection apparatus is instructed to stop image projection, the electro-optic layer is changed to a transmission state. Therefore, the image projection apparatus can be arranged on the observer side using a screen that can be switched to a state of functioning as a mirror or a state of displaying an image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of an image display device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a screen.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a drive waveform.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing positions where images can be observed.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a driving waveform when a chiral nematic liquid crystal is set to an intermediate state.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of an image display device when displaying a three-dimensional image.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the concept of an image area.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the spread of the size of divided areas.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the arrangement of a full-color display screen.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific example of a state in which the image display device displays a three-dimensional image.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing each aspect of the positional relationship between the elements represented in the image area and the image area.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of an image area on a screen that can be switched to represent movement of an element.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a three-dimensional image.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a control unit when creating depth information based on a two-dimensional image.
FIG. 15 is a flowchart showing an example of processing progress when creating depth information;
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of a control unit when a two-dimensional image and depth coordinates are respectively input.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a screen.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of a drive waveform.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of a curable compound.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional image display apparatus.
FIG. 21 is a schematic diagram showing various states of a chiral nematic liquid crystal.
[Explanation of symbols]
1 Electro-optic element (screen)
2 Image projection device
3 Control unit
101,108 Transparent substrate
102,107 Transparent electrode
103, 106 Resin film
104 chiral nematic liquid crystal
105 Sealing material
Claims (9)
電気光学素子に画像を投射する画像投射装置と、
画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、電気光学素子が備える電気光学層の状態を制御する制御部とを備え、
制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記電気光学層を反射状態に変化させることによって電気光学素子に画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記電気光学層を透過状態に変化させる
ことを特徴とする画像表示装置。An electro-optic layer that can electrically control a reflection state in which light in a specific wavelength range or light in a specific light polarization state is reflected while being scattered and a transmission state in which light passes is sandwiched between a pair of substrates with electrodes. An electro-optic element,
An image projection device for projecting an image onto an electro-optic element;
A control unit that instructs the image projection apparatus to stop projecting an image and to project an image, and controls a state of an electro-optic layer included in the electro-optic element;
When instructing the image projection apparatus to project an image, the control unit causes the electro-optic layer to display an image by changing the electro-optic layer to a reflection state, and instructs the image projection apparatus to stop image projection. An image display device, wherein the electro-optic layer is changed to a transmissive state.
制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記液晶をプレナー状態に変化させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記液晶をホメオトロピック状態に変化させる
請求項１に記載の画像表示装置。The electro-optic layer included in the electro-optic element is a liquid crystal that exhibits at least a homeotropic state that allows light to pass through and a planar state that reflects and scatters light in a specific wavelength range,
The control unit changes the liquid crystal to a planar state when instructing the image projection apparatus to project an image, and changes the liquid crystal to a homeotropic state when instructing the image projection apparatus to stop image projection. The image display device described in 1.
制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記カイラルネマチック液晶をプレナー状態とフォーカルコニック状態の中間状態に変化させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記カイラルネマチック液晶をホメオトロピック状態に変化させる
請求項１に記載の画像表示装置。The electro-optic layer provided in the electro-optic element is a chiral nematic liquid crystal,
When instructing the image projection apparatus to project an image, the control unit changes the chiral nematic liquid crystal to an intermediate state between a planar state and a focal conic state, and when instructing the image projection apparatus to stop image projection, the control unit The image display device according to claim 1, wherein the liquid crystal is changed to a homeotropic state.
各電気光学素子は、重ねて配置される
請求項１、２または３のいずれかに記載の画像表示装置。Comprising two or more electro-optic elements having different wavelength ranges or light polarization states of reflected light in a reflective state;
The image display device according to claim 1, wherein the electro-optical elements are arranged in a stacked manner.
スクリーン群に画像を投射する画像投射装置と、
画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、各画像表示スクリーンにおける個々の分割領域を反射状態または透過状態に変化させる制御部とを備え、
制御部は、
画像投射装置に画像の投射を指示する場合、２次元画像のうちの各画像表示スクリーンの分割領域に対応せしめられたそれぞれの画像領域について演算された奥行き情報に基き、画像領域に対応する画像表示スクリーンの分割領域を決定し、その分割領域を反射状態にし、それ以外の分割領域を透過状態にすることによって３次元スクリーンを形成し、画像投射装置より２次元画像を３次元スクリーンに投射することにより３次元画像を表示させ、
画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、各画像表示スクリーンの各分割領域を透過状態に変化させる
ことを特徴とする画像表示装置。Two image display screens each having a plurality of divided regions each having a reflection state in which a projection image is displayed by scattering while reflecting light and a transmission state in which light is allowed to pass and a transmission state in which light is transmitted are provided in a reflection state and a transmission state. A group of screens including at least one and arranged so that corresponding divided areas of each image display screen overlap;
An image projection device for projecting an image onto a screen group;
A control unit that instructs the image projection device to stop projecting the image and to project the image, and changes each divided area in each image display screen to a reflective state or a transmissive state;
The control unit
When instructing the image projection apparatus to project an image, the image display corresponding to the image area is based on the depth information calculated for each image area corresponding to the divided area of each image display screen in the two-dimensional image. Deciding on a divided area of the screen, making the divided area in a reflective state, and making the other divided areas in a transmissive state, forming a three-dimensional screen, and projecting a two-dimensional image from the image projection device onto the three-dimensional screen To display a 3D image,
An image display device characterized by changing each divided area of each image display screen to a transparent state when instructing the image projection device to stop image projection.
電気光学素子に画像を投射する画像投射装置と、
画像投射装置に画像の投射および画像投射の停止を指示し、電気光学素子が備える電気光学層の状態を制御する制御部とを備え、
画像投射装置は、前記電気光学層を挟んで反射層の反対側に配置され、
制御部は、画像投射装置に画像の投射を指示する場合、前記電気光学層を散乱状態に変化させることによって電気光学素子に画像を表示させ、画像投射装置に画像投射の停止を指示する場合、前記電気光学層を透過状態に変化させる
ことを特徴とする画像表示装置。An electro-optic element including an electro-optic layer that can electrically control a transmission state that allows light to pass through and a scattering state that scatters light; and a reflection layer that reflects at least part of incident light;
An image projection device for projecting an image onto an electro-optic element;
A control unit that instructs the image projection apparatus to stop projecting an image and to project an image, and controls a state of an electro-optic layer included in the electro-optic element;
The image projection device is disposed on the opposite side of the reflective layer with the electro-optic layer interposed therebetween,
When instructing the image projection apparatus to project an image, the control unit causes the electro-optic layer to display an image by changing the electro-optic layer to a scattering state, and instructs the image projection apparatus to stop image projection. An image display device, wherein the electro-optic layer is changed to a transmissive state.
制御部は、電気光学素子が備える電気光学層を散乱状態に変化させる場合に、電気光学素子に投射される画像内の要素の輪郭の内部領域のみを散乱状態に変化させる請求項７に記載の画像表示装置。The reflective layer is a half mirror layer or a slit mirror layer,
The control unit according to claim 7, wherein, when the electro-optic layer included in the electro-optic element is changed to the scattering state, only the inner region of the outline of the element in the image projected on the electro-optic element is changed to the scattering state. Image display device.
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