JP4154227B2 - Image display device and method of manufacturing image display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は画像表示装置に関し、特に、観察者が特別なメガネをかけることなく立体視することができる三次元画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来三次元画像表示装置は、光源の前面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部と左眼用偏光フィルタ部とを配置し、この各フィルタ部を通過した各光をフレネルレンズで平行光として液晶表示素子に照射し、この液晶表示素子の両面の偏光フィルタのそれぞれを、1水平ライン毎に互いに直交する直線偏光フィルタライン部を交互に配置し、且つ、光源側と観察側の対向する直線偏光フィルタライン部を直交する偏光方向とし、液晶表示素子の液晶表示パネルには2枚の偏光フィルタの透光ラインに合わせて1水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報を交互に表示する構成であった。また、光源側の偏光フィルタを1水平ライン毎に互いに直交する直線偏光フィルタライン部を交互に配置し、観察側の偏光フィルタを光源側の偏光フィルタの一方の直線偏光フィルタライン部を有する直線偏光フィルタとし、液晶表示素子の液晶表示パネルには光源側の偏光フィルタの透光ラインに合わせて1水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報を交互に表示する構成であった(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
右目用画像及び左目用画像を表示する画像表示装置と、アクティブバリアストライプを発生するバリア発生装置とを備える3次元画像表示装置において、画像表示用液晶パネル上に、バリア発生素子を設け、バリア発生素子のバリア層を、熱により光透過状態と光不透過状態とが可逆的に変化する有機化合物やコレステリック液晶材料などを用いて形成して、3次元画像を観察することができる適視距離を短くし、より立体視を容易にすることも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−63199号公報
【特許文献2】
特開平8−106070号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の画像表示装置では、左眼画像となるか右眼画像となるかは、直線偏光フィルタライン部と液晶表示パネルとの位置関係で定まる。すなわち、左目に光を到達させる直線偏光フィルタライン部を、液晶表示パネルの左眼画像が表示されている水平ラインと重ね、右目に光を到達させる直線偏光フィルタライン部を、液晶表示パネルの右眼画像が表示されている水平ラインと重ねる必要がある。この位置がずれると、左眼画像と右眼画像とが逆になり、左右眼視差が逆方向に生じ、画像の飛び出しと引っ込みが逆転してしまう。このため、製造工程において、直線偏光フィルタライン部と液晶表示パネルとの相互位置を正確に合わせて、画像表示装置を組み立てる必要があった。
【0006】
本発明は、観察者が特別なメガネをかけることなく立体視をすることができる三次元画像表示装置において、直線偏光フィルタライン部と液晶表示パネルとの相互位置を正確に合わせる必要がなく、組立工程を簡素化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。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、画像を表示する第1の液晶表示パネルと、偏光が特定されない光を放射する発光素子と、前記発光素子が放射した光を偏光が揃った状態で出力する偏光フィルタと、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させる光学手段と、から構成される光源と、前記光源と前記第1の液晶表示パネルの間に配置され、透過する光の偏光軸を回転させることによって透過する光の位相を変化する領域と、透過する光の偏光軸を回転させないことによって透過する光の位相を変更しない領域とを含む第2の液晶表示パネルと、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第2の液晶表示パネルを透過した特定の偏光の光を透過させる偏光板と、を備える画像表示装置であって、前記光源は、前記偏光フィルタの右側領域により前記特定の偏光と直交する偏光の光を出射する第1の光源と、前記偏光フィルタの左側領域により前記特定の偏光の光を出射する第2の光源と、から構成され、前記第2の液晶表示パネルは、電圧を印加しないで液晶分子がツイスト配列することによって透過する光の偏光軸を回転させる第1領域と、電圧を印加して液晶分子が垂直配列することによって透過する光の偏光軸を回転させない第2領域と、を構成し、前記第1領域と前記第2領域とを繰り返し設けるとともに、該第1領域と該第2領域とのピッチを前記第1の液晶表示パネルの表示単位と同一として、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを重ね合わせた場合の相対的な位置を予め設定し、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相対的な位置が、予め設定した位置より前記第1の液晶表示パネルの一表示単位分ずれた場合は、前記第1領域に電圧を印加するとともに、前記第2領域に電圧を印加しないようにしたことを特徴とする。
【0008】
第2の発明は、第1の発明において、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを動作させて、前記第1の液晶表示パネルに左眼画像と右眼画像とを表示し、当該画像表示装置の正面右側又は正面左側に設置したカメラによる撮影結果に基づいて、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相互位置が正常であるのか否かを判定することによって、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相対位置が判定されることを特徴とする。
【0009】
第3の発明は、画像を表示する第1の液晶表示パネルと、偏光が特定されない光を照射する発光素子と、前記発光素子が放射した光を偏光が揃った状態で出力する偏光フィルタと、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させる光学手段と、から構成される光源と、前記光源と前記第1の液晶表示パネルの間に配置され、透過する光の偏光軸を回転させることによって透過する光の位相を変化する領域と、透過する光の偏光軸を回転させないことによって透過する光の位相を変更しない領域とを含む第2の液晶表示パネルと、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第2の液晶表示パネルを透過した特定の偏光の光を透過させる偏光板と、を備える画像表示装置の製造方法であって、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを重ね合わせる工程と、前記重ね合わされた前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを動作させ、前記第1の液晶表示パネルに左眼画像又は右眼画像の片側の画像のみを表示し、前記第2の液晶表示パネルの特定の領域に電圧を印加した状態で前記第1液晶表示パネルに表示した前記片側の画像が左右いずれの方向に到達するかを測定して該第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの位置関係を検出する検出工程と、前記第1の液晶表示パネルに表示された画像を前記第2の液晶表示パネルを透過して見たときの、前記片側の画像が予定した方向に到達しているか否かを判定する画像判定工程と、前記画像判定工程によって、前記片側の画像が予定した方向に到達していないと判定されたときは、前記電圧を印加していた特定の領域に電圧を印加せず、電圧を印加していなかった領域に電圧を印加する位相差変更工程と、前記位相差変更工程によって前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相互位置が正常となった場合に、前記第2の液晶表示パネルの偏光特性を設定する工程と、からなることを特徴とする。
【0016】
【発明の作用および効果】
第1の発明では、画像を表示する第1の液晶表示パネルと、偏光が特定されない光を放射する発光素子と、前記発光素子が放射した光を偏光が揃った状態で出力する偏光フィルタと、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させる光学手段と、から構成される光源と、前記光源と前記第1の液晶表示パネルの間に配置され、透過する光の偏光軸を回転させることによって透過する光の位相を変化する領域と、透過する光の偏光軸を回転させないことによって透過する光の位相を変更しない領域とを含む第2の液晶表示パネルと、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第2の液晶表示パネルを透過した特定の偏光の光を透過させる偏光板と、を備える画像表示装置であって、前記光源は、前記偏光フィルタの右側領域により前記特定の偏光と直交する偏光の光を出射する第1の光源と、前記偏光フィルタの左側領域により前記特定の偏光の光を出射する第2の光源と、から構成され、前記第2の液晶表示パネルは、電圧を印加しないで液晶分子がツイスト配列することによって透過する光の偏光軸を回転させる第1領域と、電圧を印加して液晶分子が垂直配列することによって透過する光の偏光軸を回転させない第2領域と、を構成し、前記第1領域と前記第2領域とを繰り返し設けるとともに、該第1領域と該第2領域とのピッチを前記第1の液晶表示パネルの表示単位と同一として、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを重ね合わせた場合の相対的な位置を予め設定し、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相対的な位置が、予め設定した位置より前記第1の液晶表示パネルの一表示単位分ずれた場合は、前記第1領域に電圧を印加するとともに、前記第2領域に電圧を印加しないようにしたので、画像表示装置の組み立て後であっても、光源を選択することができ、第1の液晶表示パネルと第2の液晶表示パネルとの位置関係を厳密に定めなくても、第2の液晶表示パネルの偏光特性の設定によって位置ずれを補正することができ、第2の液晶表示パネルの貼付工程を簡素化することができる。
また、画像表示装置の組み立て後であっても、第2の液晶パネルによって、透過光の光源を選択することができる。
さらに、透過光の光源が固定された従来の微細位相差板と比べ、組み立て後に特性を設定することができる第2液晶表示パネルを微細位相差板として用いることで、光源の選択の自由度が大きくなる。
【0017】
第2の発明では、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを動作させて、前記第1の液晶表示パネルに左眼画像と右眼画像とを表示し、当該画像表示装置の正面右側又は正面左側に設置したカメラによる撮影結果に基づいて、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相互位置が正常であるのか否かを判定することによって、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相対位置が判定されるので、左右眼画像が予定した方向に到達しているか否かを判定することができる。
【0018】
第3の発明では、画像を表示する第1の液晶表示パネルと、偏光が特定されない光を照射する発光素子と、前記発光素子が放射した光を偏光が揃った状態で出力する偏光フィルタと、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させる光学手段と、から構成される光源と、前記光源と前記第1の液晶表示パネルの間に配置され、透過する光の偏光軸を回転させることによって透過する光の位相を変化する領域と、透過する光の偏光軸を回転させないことによって透過する光の位相を変更しない領域とを含む第2の液晶表示パネルと、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第2の液晶表示パネルを透過した特定の偏光の光を透過させる偏光板と、を備える画像表示装置の製造方法であって、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを重ね合わせる工程と、前記重ね合わされた前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを動作させ、前記第1の液晶表示パネルに左眼画像又は右眼画像の片側の画像のみを表示し、前記第2の液晶表示パネルの特定の領域に電圧を印加した状態で前記第1液晶表示パネルに表示した前記片側の画像が左右いずれの方向に到達するかを測定して該第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの位置関係を検出する検出工程と、前記第1の液晶表示パネルに表示された画像を前記第2の液晶表示パネルを透過して見たときの、前記片側の画像が予定した方向に到達しているか否かを判定する画像判定工程と、前記画像判定工程によって、前記片側の画像が予定した方向に到達していないと判定されたときは、前記電圧を印加していた特定の領域に電圧を印加せず、電圧を印加していなかった領域に電圧を印加する位相差変更工程と、前記位相差変更工程によって前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相互位置が正常となった場合に、前記第2の液晶表示パネルの偏光特性を設定する工程と、からなるので、画像表示装置の組み立て後に透過光の光源を選択することができ、第2の液晶表示パネルの貼付工程を簡素化することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【0025】
図1は、本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示す説明図である。
【0026】
光源1は、発光素子10、偏光フィルタ11及びフレネルレンズ12によって構成されている。発光素子10には白色発光ダイオード等の点状の発光源を横に並べて用いたり、冷陰極管等の線状の発光源を水平に配置して構成されており、偏光の特定されない(様々な偏光の光を含む)光を放射している。偏光フィルタ11は右側領域11aと左側領域11bとで透過する光の偏光が異なる(例えば、右側領域11aと左側領域11bとで透過する光の偏光を90度ずらす)ように設定されている。すなわち、光源1は、特定の偏光の光を液晶表示パネルに照射する第1の光源(発光素子10、偏光フィルタの右側領域11a)と、前記特定の偏光と直交する偏光の光を液晶表示パネルに照射する第2の光源とが一体となって構成されたものである。フレネルレンズ12は一側面に同心円上の凹凸を有するレンズ面を有している。
【0027】
発光素子10から放射された光は、一定の偏光の光のみが偏光フィルタ11を透過する。すなわち、発光素子10から放射された光のうち、偏光フィルタ11の右側領域11aを通過した光と、左側領域11bを通過した光とが異なる偏光の光としてフレネルレンズ12に照射される。後述するように、偏光フィルタ11の右側領域11aを通過した光は観察者の左目に到達し、左側領域11bを通過した光は観察者の右目に到達するようになっている。
【0028】
なお、発光素子と偏光フィルタを用いなくても、異なる偏光の光を異なる位置から照射するように構成すればよく、例えば、異なる偏光の光を発生する二つの光源を設けて、異なる偏光の光を異なる位置から第2液晶表示パネル2に照射するように構成してもよい。
【0029】
偏光フィルタ11を透過した光はフレネルレンズ12に照射される。フレネルレンズ12は凸レンズであり、フレネルレンズ12では発光素子10から拡散するように放射された光の光路を屈折して略平行光として第2液晶表示パネル2を透過させて、偏光フィルタ11を透過した光を第1液晶表示パネル4に照射する。
【0030】
このとき、微細位相差板2から照射される光は、上下方向に広がることがないように出射され、第1液晶表示パネル4に照射される。すなわち、第2液晶表示パネル2の特定の領域(水平ライン)を透過した光が、第1液晶表示パネル4の特定の表示単位の部分(水平ライン)を透過するようになっている。
【0031】
また、第1液晶表示パネル4に照射される光のうち、偏光フィルタ11の右側領域11aを通過した光と左側領域11bを通過した光とは、異なる角度でフレネルレンズ12に入射し、フレネルレンズ12で屈折して左右異なる経路で第1液晶表示パネル4から放射される。
【0032】
第2液晶表示パネル2は、2枚の透明板(例えば、ガラス板)の間に所定の角度(例えば、90度)捩れてツイスト配向された液晶が配置されており、例えば、TFT型の液晶表示パネルを構成している。第2液晶表示パネル2に入射した光は、液晶に電圧が加わっていない状態では、入射光の偏光が90度ずらして出射される。一方、液晶に電圧が加わっている状態では、液晶のねじれが解けるので、入射光はそのままの偏光で出射される。また、第2液晶表示パネル2と三次元画像が表示される第1液晶表示パネル4とは、垂直方向の画素ピッチ(水平ラインピッチ)が等しく構成されている。すなわち、この第2液晶表示パネル2の偏光特性の繰り返しは、第1液晶表示パネル4の表示単位と略同一のピッチとして、表示単位毎(すなわち、表示単位の横方向の水平ライン毎)に透過する光の偏光が異なるようにする。
【0033】
第2液晶表示パネル2は、透過する光の位相を変える領域が、第1液晶表示パネル4の画素の垂直方向の配置間隔と略等しい微細な間隔で繰り返して配置されることになる。すなわち、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素ピッチと、第1液晶表示パネル4の画素ピッチとは垂直方向においては等しいので、第1液晶表示パネル4の垂直方向の画素ピッチ毎に第2液晶表示パネル2は偏光特性を変える。
【0034】
具体的には、第2液晶表示パネル2のある領域の電極に電圧を印加して液晶表示パネルの厚み方向に液晶分子を配向させる。このように電圧を印加した領域では、第2液晶表示パネル2を透過する光の偏光軸は変化しない。一方、第2液晶表示パネル2は、電極に電圧を印加していない状態では、両面のガラス板に設けられた配向膜の特性に応じて液晶分子が配向しているので、第2液晶表示パネル2を透過する光は、その偏光軸を90度回転させられて透過する。この透過光の位相を変え、偏光軸を回転させる領域21と、透過光の位相を変えず、偏光軸を回転させないで透過する領域22とが、第1液晶表示パネルの水平ラインピッチに等しい微細な間隔で繰り返して設けられている。
【0035】
このように第2液晶表示パネル2は、特定の領域に電圧を印加することによって透過光の偏光軸を回転させる領域と、透過光の偏光軸を回転させない領域とを作り出し、透過光の偏光軸を回転させ、位相を変化させる微細位相差板として機能している。
【0036】
入射光の偏光軸を回転させる領域21は、右側領域11aを透過した光の偏光軸を90度回転させて出射する。すなわち、右側領域11aを透過した光の偏光軸を90度回転させて、左側領域11bを透過する光の偏光と等しくする。また、領域22は左側領域11bを通過した、偏光板3と同一の偏光を有する光をそのまま透過し、領域21は右側領域11aを通過した、偏光板3と偏光軸が直交した光を、偏光板3の偏光軸と等しくなるように回転させて出射する。
【0037】
つまり、第2液晶表示パネル2の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル4の表示単位と略同一のピッチとして、第1液晶表示パネル4の表示単位の水平ライン(走査線)毎に対応する微細位相差板の偏光特性が異なるようになって、水平ライン毎に異なる方向から放射される光が透過して、水平ライン毎に出射する光の方向が異なる。
【0038】
または、第2液晶表示パネル2の偏光特性の繰り返しは、第1液晶表示パネル4の表示単位のピッチの整数倍のピッチとして、第2液晶表示パネル2の偏光特性が複数の表示単位毎(すなわち、複数の表示単位の水平ライン毎)に変わるようにして、複数の表示単位毎に透過する光の偏光が異なるように設定してもよい(例えば、図13)。このようにすると、第1液晶表示パネル4の表示単位の水平ライン(走査線)の複数本毎に微細位相差板の偏光特性が異なって、水平ラインの複数本毎に出射する光の方向が異なる。
【0039】
そして、第2液晶表示パネル2を透過した光は偏光板3に入射するので、偏光板3が透過可能な偏光軸を有する光のみが第1液晶表示パネル4に到達可能である。
【0040】
第2液晶表示パネル2の観察者側(第1液晶表示パネル4の光源側)には、第2液晶表示パネル2を透過した光のうち特定の偏光(偏光フィルタ11の左側領域11bを透過した光と同一の偏光)の光を透過する偏光特性を有する第1偏光板3が備わっている。
【0041】
この第1偏光板3と第2液晶表示パネル2との組み合わせによって、偏光フィルタ11の左側領域11bを透過した光は、第2液晶表示パネル2の偏光軸を回転させないで光を透過する領域22をそのまま透過し、第2液晶表示パネル2と第1液晶表示パネル4との間に設けられた第1偏光板3を透過して、第1液晶表示パネル4に到達する。また、偏光フィルタ11の左側領域11bを透過した光は、第2液晶表示パネル2の偏光軸を回転させて光を透過する領域21を透過する際に、その偏光軸を90度回転させられるので、第2液晶表示パネル2と第1液晶表示パネル4との間に設けられた第1偏光板3を透過せず、第1液晶表示パネル4に到達しない。
【0042】
一方、偏光フィルタ11の右側領域11aを透過した光は、第2液晶表示パネル2の偏光軸を回転させて光を透過する領域21を透過する際に、その偏光軸を90度回転させられて、左側領域11bを透過した光の偏光軸と等しい偏光を有するようになり、第2液晶表示パネル2と第1液晶表示パネル4との間に設けられた第1偏光板3を透過して、第1液晶表示パネル4に到達する。また、偏光フィルタ11の右側領域11aを透過した光は、第2液晶表示パネル2の偏光軸を回転させないで光を透過する領域22をそのまま透過する。この偏光フィルタ11の右側領域11aを透過した光の偏光軸と、第2液晶表示パネル2と第1液晶表示パネル4との間に設けられた第1偏光板3の偏光軸とは90度異なっているので、偏光フィルタ11の右側領域11a、第2液晶表示パネル2の領域22を透過した光は、第2液晶表示パネル2と第1液晶表示パネル4との間に設けられた第1偏光板3を透過せず、第1液晶表示パネル4に到達しない。
【0043】
すなわち、偏光フィルタ11の右側領域11aを透過した光は第2液晶表示パネルの領域21を透過して、偏光フィルタ11の左側領域11bを透過した光は第2液晶表示パネルの領域22を透過して、第1液晶表示パネル4の表示ライン毎に、異なる経路から到来した光が、異なる方向に出射されるように第1液晶表示パネル4を透過することになる。
【0044】
このように、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の偏光特性の繰り返し毎に異なる光を第1液晶表示パネル4の表示素子(水平ライン)に照射する必要があるため、第2液晶表示パネル2を透過して第1液晶表示パネル4に照射される光は、上下方向の拡散を抑制したものである必要がある。
【0045】
なお、この第2液晶表示パネル2に強誘電性液晶を用いると、画像表示装置の製造時に第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との位置あわせをした後に、第2液晶表示パネル2の偏光特性を決定するための電圧を印加すると、強誘電性液晶が有するメモリ特性によって、第2液晶表示パネル2の液晶分子の配向が保持されるので、第2液晶表示パネル2に常に電圧を印加しておく必要がない。一方、第2液晶表示パネル2に通常の液晶を用いると、画像表示装置の製造時に第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との位置あわせをした後に、第2液晶表示パネル2の偏光特性を決定するための電圧を印加して、この電圧を印加する電極位置の情報を記憶部に記憶する。そして、画像表示装置に三次元立体画像を表示している間は、第2液晶表示パネル2の該記憶された電極位置に電圧を印加して、第2液晶表示パネル2の液晶分子の配向を保持すればよい。
【0046】
第1液晶表示パネル4は、2枚の透明板(例えば、ガラス板)の間に所定の角度(例えば、90度)捩れて配向された液晶が配置されており、例えば、TFT型の液晶表示パネルを構成している。液晶表示パネルに入射した光は、液晶に電圧が加わっていない状態では、入射光の偏光軸を90度回転させて出射する。一方、液晶に電圧が加わっている状態では、液晶分子の捩れが解けるので、入射光の偏光軸は回転することなく、そのままの偏光で出射される。
【0047】
第1液晶表示パネル4の観察者側には、第1偏光板3と偏光軸が90度異なる偏光軸を有する光を透過する偏光特性を有する第2偏光板5が備わっている。
【0048】
このとき、第1液晶表示パネルの画素(液晶)に電圧が加わった状態では、液晶分子の捩れが解けるので、第1偏光板3を透過した光は第2偏光板5を透過せず、該画素は黒く見える。一方、画素(液晶)に電圧が加わっていない状態では、液晶分子が捩れた状態で配向しているので、第1偏光板3を透過した光は第2偏光板も透過することができ、該素子はカラーフィルタの色を表示する。
【0049】
ディフューザ6は、第1偏光板5の前面側(観察者側)に取り付けられており、液晶表示パネルを透過した光を上下方向に拡散する拡散手段として機能する。具体的には、一面又は両面に微少な凹凸が形成されたマット状拡散板や、水平方向に延伸したかまぼこ状の凹凸が縦方向に繰り返し設けられたレンチキュラーレンズを用い液晶表示パネルを透過した光を、上下に拡散する。
【0050】
このように第2液晶表示パネル板2、第1偏光板3、第2偏光板5及びディフューザ6を順次重ねて、第1液晶表示パネル4の両面に貼り合わせて、これらを組み合わせて画像表示装置を構成する。
【0051】
図2は、本発明の実施の形態の画像表示装置の駆動回路を示すブロック図である。
【0052】
本発明の実施の形態の画像表示装置を駆動するための主制御回路には、CPU101、プログラムなどを予め格納したROM102、CPU101の動作時にワークエリアとして使用されるメモリであるRAM103が設けられている。これらのCPU101、ROM102及びRAM103はバス108によって接続されている。このバス108はCPU101がデータの読み書きをするために使用するアドレスバス及びデータバスから構成されている。
【0053】
また、外部との入出力を司る通信インターフェース105、入力インターフェース106及び出力インターフェース107が、バス108に接続されている。通信インターフェース105は、所定の通信プロトコルに従ってデータ通信を行うためのデータ入出力部である。入力インターフェース106、出力インターフェース107は、画像表示装置に表示する画像データを入出力する。
【0054】
また、バス108には、表示制御回路のグラフィック・ディスプレイ・プロセッサ(GDP)156が接続されている。GDP156は、CPU101によって生成された画像データを演算し、RAM153に設けられたフレームバッファに書き込んで、画像表示装置に対して出力する信号(RGB、V BLANK、V_SYNC、H_SYNC)を生成する。GDP156には、ROM152及びRAM153が接続されており、RAM153には、GDP156が動作するためのワークエリア及び表示データを記憶するフレームバッファが設けられている。また、ROM152には、GDP156が動作するために必要なプログラム及びデータが記憶されている。
【0055】
また、GDP156には、GDP156にクロック信号を供給する発振器158が接続されている。発振器158が生成するクロック信号は、GDP156の動作周期を規定し、GDP156から出力される同期信号(例えば、V_SYNC、V BLANK)の周期を生成する。
【0056】
GDP156から出力されるRGB信号は、γ補正回路159に入力されている。このγ補正回路159は、画像表示装置の信号電圧に対する照度の非線形特性を補正して、画像表示装置の表示照度を調整して、画像表示装置に対して出力するRGB信号を生成する。
【0057】
合成変換装置170は、右目用フレームバッファ、左目用フレームバッファ及び立体視用フレームバッファが設けられており、GDP156から送られてきた右目用画像を右目用フレームバッファに書き込み、左目用画像を左目用フレームバッファに書き込む。そして、右目用画像と左目用画像とを合成して立体視用画像を生成して立体視用フレームバッファに書き込んで、立体視用画像データをRGB信号として画像表示装置に出力する。
【0058】
この右目用画像と左目用画像との合成による立体視用画像の生成は、第2液晶表示パネル2の透過光の偏光軸を回転させる領域21と透過光の偏光軸を回転しない領域22との間隔毎に、右目用画像と左目用画像とを組み合わせる。例えば、第2液晶表示パネル2の透過光の偏光軸を回転させる領域21は第1液晶表示パネル4の表示単位(水平ライン)の間隔で構成されているので、第1液晶表示パネル4の表示単位の水平ライン(走査線)毎に右目用画像と左目用画像とが交互に表示されるように立体視用画像を表示する。
【0059】
よって、合成変換装置170は、L信号出力中にGDP156から送信されてきた左目用画像データを左目用フレームバッファに書き込み、R信号出力中にGDP156から送信されてきた右目用画像データを右目用フレームバッファに書き込む。そして、左目用フレームバッファに書き込まれた左目用画像データと、右目用フレームバッファに書き込まれた右目用画像データとを走査線一本毎読み出して、立体視用フレームバッファに書き込んで、立体視用の合成画像を生成する。
【0060】
画像表示装置内には液晶ドライバ(LCD DRV)181、バックライトドライバ(BL DRV)182、位相差板ドライバ183が設けられている。液晶ドライバ181は、合成変換装置170から送られてきたV BLANK信号、V_SYNC信号、H_SYNC信号及びRGB信号に基づいて、第1液晶表示パネル4の電極に順次電圧を印加して、第1液晶表示パネル4に立体視用の合成画像を表示する。
【0061】
バックライトドライバ182は、GDP156から出力されたDTY_CTR信号に基づいて発光素子(バックライト)10に加わる電圧のデューティ比を変化させて、第1液晶表示パネル4の明るさを変化させる。
【0062】
位相差板ドライバ183は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の電極に電圧を印加し、第2液晶表示パネル2に前述した偏光特性を持たせる。この位相差板ドライバ183によって印加される電圧は、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置を決定し、両液晶表示パネルを組み合わせた後、第1液晶表示パネル4のどの水平ラインが左眼画像に対応するのか、どの水平ラインが右眼画像に対応するのかを定め、電圧を印加する電極の情報としてRAM103に記憶される。
【0063】
なお、第2液晶表示パネル4に強誘電性液晶を使用した場合には、前述したように、第2液晶表示パネルへ4の電圧の印加は製造時のみでよいので、画像表示装置に位相差板ドライバ183を設ける必要はなく、画像表示装置の製造時にのみ位相差板ドライバ183を外部から接続して、第2液晶表示パネル4に電圧を印加して、第2液晶表示パネル4の偏光特性を決定すればよい。このために、第2液晶表示パネル4に強誘電性液晶を使用した場合には、第2液晶表示パネル4の電極に印加するための電気信号を供給する接続端子を設ける。
【0064】
図3は、本発明の実施の形態の画像表示装置の光学系を示す平面図である。また、図4は、本発明の実施の形態の画像表示装置から放射される光の経路を説明する図である。
【0065】
図3に示すように、発光素子10から放射された光は偏光フィルタ11を透過して放射状に広がっている。発光素子10から放射された光のうち偏光フィルタ11の右側領域11aを透過した光(一点鎖線で光路の中心を示す)は、フレネルレンズ12に到達し、フレネルレンズ12で光の進行方向を変えられて、第2液晶表示パネル2、偏光板3、第1液晶表示パネル4、偏光板5を略垂直(やや右側から左側)に透過して左目に至る。
【0066】
一方、発光素子10から放射された光のうち偏光フィルタ11の左側領域11bを透過した光(破線で光路の中心を示す)は、フレネルレンズ12に到達し、フレネルレンズ12で光の進行方向を変えられて、第2液晶表示パネル2、偏光板3、第1液晶表示パネル4、偏光板5を略垂直(やや左側から右側)に透過して右目に至る。
【0067】
このように、発光素子10から放射され偏光フィルタ11を透過した光を、光学手段としてのフレネルレンズ12によって、第1液晶表示パネル4に略垂直に照射するようにしている。すなわち、発光素子10、偏光フィルタ11及びフレネルレンズ12によって、偏光面が異なる光を略垂直に、かつ、異なる経路で第1液晶表示パネル4に照射する光源1を構成し、第1液晶表示パネル4を透過した光を異なる経路で放射して、右目又は左目に到達させる。すなわち、第1液晶表示パネル4の走査線ピッチと、第2液晶表示パネル2の偏光特性の繰り返しピッチとを等しくして、第1液晶表示パネル4の走査線ピッチ毎に異なる方向から到来した光が照射され、異なる方向に光を出射する。
【0068】
図4(a)は、偏光フィルタの右側領域11aを透過して左目に至る光の経路を示す。発光素子10から放射され、偏光フィルタの右側領域11aを透過した光は、フレネルレンズ12を透過して、第2液晶表示パネル2に到達し、第2液晶表示パネル2の領域21を透過し、偏光を90度回転させて出射する(右側領域11aを透過した光を透過する)。さらに、偏光板3、第1液晶表示パネル4、偏光板5を透過して、左目に至る。すなわち、第1液晶表示パネルの領域21に対応する位置の第1液晶表示パネル4の表示素子によって表示された左眼画像が左目に到達する。
【0069】
この第2液晶表示パネル2の領域21と交互に並んで配置されている領域22は透過する光の偏光を変化させないので、偏光フィルタの右側領域11aからの光は偏光板3を透過することなく、第1液晶表示パネル4の領域22に対応する位置の表示素子に表示された右眼画像は左目に到達しない。
【0070】
図4(b)は、偏光フィルタの左側領域11bを透過して右目に至る光の経路を示す。発光素子10から放射され、偏光フィルタの左側領域11bを透過した光は、フレネルレンズ12を透過して、第2液晶表示パネル2に到達し、偏光フィルタの左側領域11bを透過した光と同一の偏光を有する光を透過する第2液晶表示パネル2の領域22を透過して、第1液晶表示パネル4、偏光板5を透過して、右目に至る。すなわち、第1液晶表示パネル4の領域22に対応する位置の表示素子によって表示された右眼画像が右目に到達する。
【0071】
この第2液晶表示パネル2の領域22と交互に並んで配置されている領域21は透過する光の偏光を変化させるので、偏光フィルタの左側領域11bからの光は偏光板3を透過することなく、第1液晶表示パネル4の領域21に対応する位置の表示素子に表示された左眼画像は右目に到達しない。
【0072】
図5は、液晶表示パネルの動作原理を説明する図である。
【0073】
液晶表示パネルは、2枚の透明板(例えば、ガラス板)の間に液晶分子が挟まれている。また、2枚の透明板には透明な電極が設けられており、該電極間に電圧を印加し、電極間に電界を生じさせることができる。また、2枚の透明板の内面には配向膜が設けられており、その配向膜の配向方向は互いに直交する方向に向いているので、液晶分子に電界がかかっていない状態(図5(a))では、液晶分子は2枚の透明板の間で90度捩れた状態でツイスト配向する。一方、2枚の透明板の電極間に電圧を印加し、電極間に電界を生じさせた状態(図5(b))では、2枚の透明板の間に挟まれた液晶分子は電界方向を向いて配列する。
【0074】
この透明板の両面には、偏光軸が90度ずれた偏光板が設けられており、液晶分子に電界がかかっていない状態(図5(a))では、捩れてツイスト配向した液晶分子によって透過する光の偏光軸が90度回転するので、入射側の偏光板を透過した光は出射側の偏光板を透過する。一方、液晶分子に電界がかかっている状態(図5(b))では、液晶分子は電界方向に沿って配向して透過する光の偏光軸は回転しないので、入射側の偏光板を透過した光は出射側の偏光板で遮られる。
【0075】
図6は、従来の微細位相差板の動作原理を説明する図である。
【0076】
図6に示す従来の微細位相差板は、光透過性の基材(透明板)と、光の偏光軸を回転させる波長板とから構成されている。波長板は微細幅を有し、微細な間隔を空けて繰り返し設けられている。なお、同図に示されている偏光板は液晶表示パネルの光源側に設けられている第1偏光板3である。
【0077】
波長板が設けられていない領域(図6(a))では、微細位相差板は透過する光の偏光軸を回転させないので、偏光板の偏光軸と等しい偏光軸をもって入射した光は偏光板を透過し、偏光板の偏光軸と90度ずれた偏光軸をもって入射した光は偏光板を透過しない。一方、波長板が設けられている領域(図6(b))では、微細位相差板を透過する光の偏光軸は90度回転させられるので、入射光のうち、偏光板の偏光軸と90度ずれた偏光軸をもって入射した光は偏光板を透過し、偏光板の偏光軸と等しい偏光軸をもって入射した光は偏光板を透過しない。
【0078】
すなわち、波長板が設けられた領域と波長板が設けられていない領域とでは、90度偏光がずれた光が微細位相差板を透過し、微細位相差板から出射するときは、両者が等しい偏光の光となっている。
【0079】
本発明はこのような微細位相差板と同様の動作を液晶表示パネルによって実現しようとするものであり、次に本発明に係る液晶表示パネルで構成した微細位相差板について説明する。
【0080】
図7は、本発明の実施の形態の液晶表示パネルを用いた微細位相差板の動作原理を説明する図である。
【0081】
図7に示す本発明の実施の形態の微細位相差板は、液晶分子の配列によって光の偏光軸を回転させる第2液晶表示パネル2によって構成されている。なお、同図に示されている偏光板は液晶表示パネルの光源側に設けられている第1偏光板3である。
【0082】
液晶表示パネルの2枚の透明板(例えば、ガラス板)の間に挟まれた液晶分子は、液晶分子に電界がかかっていない状態(図7(a))では、液晶分子は2枚の透明板の間で90度捩れた状態でツイスト配向するので、透過する光の偏光軸が90度回転して、入射時と異なる偏光軸をもって第2液晶表示パネル2を出射する。よって、微細位相差板に入射した光は第2液晶表示パネル2によって、その偏光軸を90度回転させられるので、入射光のうち、偏光板3の偏光軸と90度ずれた偏光軸をもって入射した光は偏光板3を透過し、偏光板3の偏光軸と等しい偏光軸をもって入射した光は偏光板3を透過しない。
【0083】
一方、2枚の透明板の電極間に電圧を印加し、電極間に電界を生じさせた状態(図7(b))では、液晶分子は電界方向を向いて配列するので、透過する光の偏光軸は回転せず、入射光のうち、偏光板3の偏光軸と等しい偏光軸をもって入射した光は偏光板3を透過し、偏光板3の偏光軸と90度ずれた偏光軸をもって入射した光は偏光板3を透過しない。
【0084】
すなわち、第2液晶表示パネル4の電圧が加えられた領域と、電圧が加えられていない領域とでは、90度偏光がずれた光が微細位相差板を透過し、微細位相差板から出射するときは、両者は等しい偏光の光となっている。
【0085】
図8、図9は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との位置関係を説明する図である。
【0086】
図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、水平ライン方向に並んだRGB各一つのサブ画素1セットで一画素を構成している。また、RGB各1つを含む斜線が付された横長の四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素が、第1液晶表示パネル4の一画素(RGBの3色のサブ画素を1セットとした画素)に対応する大きさとなっている。また、図左側に付された符号(2a〜2e)は第2液晶表示パネル2の水平ラインを示し、図右側に付された符号(4a〜4e)は第1液晶表示パネル4の水平ラインを示す。
【0087】
図8に示す実施の形態では、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とは、上端の画素によって構成される水平ライン同士(第1液晶表示パネルの4aと第2液晶表示パネルの2a)が重なる位置関係となっている。
【0088】
また、図8に示す状態では、第2液晶表示パネル2の画素は、透明電極間に電圧が印加されていないので、図7(a)に示すように、状態液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にあり、第2液晶表示パネル2を透過する光の偏光軸は90度回転させられる。
【0089】
また、第2液晶表示パネルの画素の間に、光が透過しない遮光領域が設けられているので、第1の液晶表示パネルの画素を透過した光が、隣接するラインに漏れることによるクロストークの発生を抑制することができる。
【0090】
図9は、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが図8に示す状態で重なっており、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態を示す。
【0091】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている領域(2a、2c、2e)には、透明電極間に電圧が印加されていないので、液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にある。よって、この領域を透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸が90度回転させられ、図7(a)に示す状態となる。一方、斜線が付されていない領域(2b、2d)には、透明電極間に電圧が印加され、液晶分子は電界方向に配向している状態にある。よって、この領域では偏光軸が回転しないで光が透過し、図7(b)に示す状態となる。
【0092】
すなわち、図1、図3及び図4において説明したように、発光素子10から放射された光のうち偏光フィルタの右側領域11aを透過した光は、第2液晶表示パネル2に到達し、水平ライン2a、2c、2eにおいて、偏光軸が90度回転して透過して、偏光板3を透過可能な偏光となって、第1液晶表示パネル4、偏光板5を透過して、左目に至る。よって、第2液晶表示パネル2の水平ライン2a、2c、2eに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4a、4c、4eの画素)に表示された画像は左目に到達する左眼画像となる。
【0093】
一方、発光素子10から放射された光のうち偏光フィルタの左側領域11bを透過した光は、第2液晶表示パネル2に到達し、水平ライン2b、2dをそのまま透過し、偏光軸が等しい偏光板3を透過して、第1液晶表示パネル4、偏光板5を透過して、右目に至る。よって、第2液晶表示パネル2の水平ライン2b、2dに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4b、4dの画素)に表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0094】
図10、図11は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との位置関係を説明する図である。
【0095】
本図に示す状態では、図8に示す状態と同様に、図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、水平ライン方向に並んだRGB各一つのサブ画素1セットで一画素を構成している。また、RGB各1つを含む斜線が付された横長の四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素が、第1液晶表示パネル4の一画素(RGBの3色のサブ画素を1セットとした画素)に対応する大きさとなっている。また、図左側に付された符号(2a〜2e)は第2液晶表示パネル2の水平ラインを示し、図右側に付された符号(4a〜4e)は第1液晶表示パネル4の水平ラインを示す。
【0096】
図10に示す状態では、図8に示す状態と異なり、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2の上端の画素によって構成される水平ライン同士(第1液晶表示パネルの4aと第2液晶表示パネルの2a)が重なっておらず、1水平ライン分だけ第2液晶表示パネル2が飛び出した状態で、両液晶表示パネルが重なる位置関係となっている。すなわち、第1液晶表示パネル4の奇数本目(1本目)の水平ライン4aと第2液晶表示パネル2の偶数本目(2本目)の水平ライン2bとが重なる位置関係となっている。
【0097】
また、図10に示す状態では、第2液晶表示パネル2の画素は、透明電極間に電圧が印加されていないので、図7(a)に示すように、状態液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にあり、第2液晶表示パネル2を透過する光の偏光軸は90度回転させられる。
【0098】
図11は、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが図10に示す状態で重なっており、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態を示す。
【0099】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている領域(2b、2d、2f)には、透明電極間に電圧が印加されていないので、液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にある。よって、この領域を透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸が90度回転させられ、図7(a)に示す状態となる。一方、斜線が付されていない領域(2a、2c、2e)には、透明電極間に電圧が印加され、液晶分子は電界方向に配向している状態にある。よって、この領域では偏光軸が回転しないで光が透過し、図7(b)に示す状態となる。
【0100】
すなわち、図1、図3及び図4において説明したように、発光素子10から放射された光のうち偏光フィルタの右側領域11aを透過した光は、第2液晶表示パネル2に到達し、水平ライン2b、2d、2fにおいて、偏光軸が90度回転して透過して、偏光板3を透過可能な偏光となって、第1液晶表示パネル4、偏光板5を透過して、左目に至る。よって、第2液晶表示パネル2の水平ライン2b、2d、2fに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4a、4c、4eの画素)に表示された画像は左目に到達する左眼画像となる。
【0101】
一方、発光素子10から放射された光のうち偏光フィルタの左側領域11bを透過した光は、第2液晶表示パネル2に到達し、水平ライン2a、2c、2eをそのまま透過し、偏光軸が等しい偏光板3を透過し、第1液晶表示パネル4、偏光板5を透過して、右目に至る。よって、第2液晶表示パネル2の水平ライン2a、2c、2eに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4b、4dの画素)に表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0102】
以上、図9及び図11において説明したように、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相対的な位置が一水平ライン分(又は複数水平ライン分)ずれたとしても、右眼画像が表示される第1液晶表示パネル4の水平ラインに対応する位置の第2液晶表示パネル2の画素に信号を送り、液晶分子に電圧を印加して、該画素の偏光特性を設定するので、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との位置が決定された後に、第2液晶表示パネル2の水平ライン毎に偏光特性を設定することができる。
【0103】
すなわち、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが1ラインずれて重なったとしても、第2液晶表示パネル2の偏光特性の設定を変えることによって、左眼画像を左目に、右眼画像を右目に到達させることができる。
【0104】
なお、前述したように、第2液晶表示パネル2に強誘電性液晶を用いると、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との位置を合わせた後に、第2液晶表示パネル2の偏光特性を決定するための電圧を一度印加すれば、第2液晶表示パネル2の液晶分子の配向が保持されるが、第2液晶表示パネル2に通常の液晶を用いる。そして、画像表示装置に三次元立体画像を表示している間は、第2液晶表示パネル2の該記憶して電極位置に電圧を印加して、第2液晶表示パネル2の液晶分子の配向を保持して、第2液晶表示パネル2の偏光特性を維持すればよい。
【0105】
図12は、第2液晶表示パネル2の水平ラインの偏光特性を設定する工程の工程図(フローチャート)である。
【0106】
まず、画像の表示を司る第1液晶表示パネル4と、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2とを重ね合わせる(S101)。このとき、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との水平ラインが互いに傾いたり、水平ラインが半ピッチずれたりしないように相互の位置を決定して重ね合わせる。
【0107】
そして、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とを動作させ、相互の位置を検出する(S102)。この相互位置の検出は、第1液晶表示パネル4に片側の画像(左眼画像又は右眼画像)のみを表示して、第2液晶表示パネル2の画素に水平ライン毎に電圧を印加した状態で、第1液晶表示パネル4に表示された片側の画像(例えば、左眼画像)が、いずれの方向(左右どちらの目)に到達するかを測定することによって、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置を検出する。
【0108】
また、第1液晶表示パネル4に右眼画像と左眼画像とを表示して、第2液晶表示パネル2の画素に水平ライン毎に電圧を印加した状態で、第1液晶表示パネル4に表示された右眼画像が右方向(右目)に、左眼画像が左方向(左目)に到達するかを測定することによって、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置を検出する。このとき、第1液晶表示パネル4に表示される右眼画像と左眼画像とは両画像を判別可能な異なる画像としたり、右眼画像と左眼画像との色を変えたりした相互位置検出用の画像を表示する。
【0109】
そして、この左右眼画像を、第2液晶表示パネル2、4の正面右側又は正面左側に設置されたCCDカメラで撮影することによって、左眼画像が左側カメラにて撮影されるか否か(右眼画像が右側カメラにて撮影されるか否か)によって左右眼画像が予定した方向に到達しているかを判定することができる。
【0110】
そして、この左右眼画像の撮影結果に基づいて、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置が正常であるのか否か(ずれているのか)を判定する(S103)。この相互位置の判定は、S102で検出した左右眼画像が予定した方向(予定した目の位置)に到達しているときは、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置が正常な位置にあると判断する。一方、S102で検出した左右眼画像が予定した方向に到達していないときは、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置が正常な位置にない(ずれた位置にある)と判断する。
【0111】
そして、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置が正常な位置にあると判定されると、S102において第2液晶表示パネルに印加した信号パターンを、画像表示装置の動作中に第2液晶表示パネルに印加すべき信号パターンとして決定して、第2液晶表示パネル2の偏光パターンを決定し(S104)、該信号パターンをRAM103に記憶して、第2液晶表示パネル2の偏光パターンを設定する(S105)。
【0112】
一方、S103において、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との相互位置が正常な位置にはないと判断されたなら、S102において第2液晶表示パネルに印加した信号パターンを逆転して(すなわち、S102において電圧を印加した画素に電圧を印加せず、電圧を印加しなかった画素に電圧を印加して)、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とを動作させ、相互の位置を再度検出する(S102)。
【0113】
そして、相互の位置が正常であれば(S103)、第2液晶表示パネル2の偏光パターンを決定し(S104)、第2液晶表示パネル2の偏光パターンを設定する(S105)。
【0114】
なお、バックアップ電源(例えば、一次電池、二次電池、コンデンサなど)によって、第2液晶表示パネル2に電圧を印加することで、画像表示装置の設定状態(第2の液晶表示パネルへの電圧印加状態、又は、該電圧印加状態を記憶する記憶手段(例えば、SRAM)の記憶状態)を一定期間だけ維持されるようにして、バックアップ電源による設定保持状態を制限することができる。また、二次電池やコンデンサなどの充電可能なバックアップ電源によって電圧を印加することで、定期的に通電される状態では、画像表示装置の稼動状態においてバックアップ電源に充電がされることによって設定保持期間が更新されるようにすることができる。また、このようにすれば、所定期間の非動作状態においてバックアップ電源が放電し、第2液晶表示パネル2の設定状態が失われる。
【0115】
また、画像表示装置を分解したときに、バックアップ電源を短絡して、バックアップ電源を放電したり、バックアップ電源の供給を遮断することによって、第2液晶表示パネルの設定状態を初期化して、画像表示装置の再利用を制限することもできる。
【0116】
図13は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが重なった状態における、第2液晶表示パネル2へ電圧信号が印加された状態を説明する図である。
【0117】
本図では、図8と同様に、図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、水平ライン方向に並んだRGB各一つのサブ画素1セットで一画素を構成している。また、RGB各1つを含む斜線が付された横長の四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素が、第1液晶表示パネル4の一画素(RGBの3色のサブ画素を1セットとした画素)に対応する大きさとなっている。また、図左側に付された符号(2a〜2f)は第2液晶表示パネル2の水平ラインを示し、図右側に付された符号(4a〜4f)は第1液晶表示パネル4の水平ラインを示す。
【0118】
また、図13に示す例では、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とは、上端の画素によって構成される水平ライン同士(第1液晶表示パネルの4aと第2液晶表示パネルの2a)が重なる位置関係となっており、第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態を示す。
【0119】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている領域(2a、2b、2e、2f)には、透明電極間に電圧が印加されていないので、液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にある。よって、この領域を透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸が90度回転させられ、図7(a)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2b、2e、2fに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4a、4b、4e、4fの画素)に表示された画像は左目に到達する左眼画像となる。
【0120】
一方、斜線が付されていない領域(2c、2d)には、透明電極間に電圧が印加され、液晶分子は電界方向に配向している状態にある。よって、この領域では偏光軸が回転しないで光が透過し、図7(b)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2c、2dに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4c、4dの画素)に表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0121】
このように、第2液晶表示パネル2の2本の水平ライン毎に画素に信号を送って、液晶分子に電圧を印加するか、画素に信号を送らずに、液晶分子に電圧を印加しないかを設定して、第2液晶表示パネル2の複数の水平ライン毎に偏光特性を変えて設定することができる。
【0122】
図14は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが重なった状態における、第2液晶表示パネル2へ電圧信号が印加された状態を説明する図である。
【0123】
本図では、図8と同様に、図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、水平ライン方向に並んだRGB各一つのサブ画素1セットで一画素を構成している。また、RGB各1つを含む横長の四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素が、第1液晶表示パネル4の一画素(RGBの3色のサブ画素を1セットとした画素)に対応する大きさとなっている。また、図左側に付された符号(A〜E)は第2液晶表示パネル2及び第1液晶表示パネル4の水平ラインを示し、図下側に付された符号(101〜103)は水平ライン方向の液晶表示パネルの画素を示す。すなわち、図中左最上部の画素は符号101Aによって表される。
【0124】
また、図14に示す例では、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とは、上端の画素によって構成される水平ライン同士が重なる位置関係となっており、第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態を示す。
【0125】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている領域(101E、102E、103A〜103E)には、透明電極間に電圧が印加されていないので、液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にある。よって、この領域を透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸が90度回転させられ、図7(a)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の電圧が印加された画素に対応する第1液晶表示パネル4の画素(101E、102E及び、103A〜103E)に表示された画像は左目に到達する左眼画像となる。
【0126】
一方、斜線が付されていない領域(101A〜101D、102A〜102D)には、透明電極間に電圧が印加され、液晶分子は電界方向に配向している状態にある。よって、この領域では偏光軸が回転しないで光が透過し、図7(b)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の電圧が印加されていない画素に対応する第1液晶表示パネル4の画素(101A〜101D、102A〜102D)に表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0127】
このように、第2液晶表示パネル2の特定の領域の画素に信号を送って、液晶分子に電圧を印加するか、画素に信号を送らずに、液晶分子に電圧を印加しないかを設定して、第2液晶表示パネル2の特定の領域の偏光特性を変えて設定することができるので、右目領域と左目領域とを任意の領域に設定することができる。また、第2液晶表示パネル2の全画素に信号を送って、第1液晶表示パネルに表示された画像を二次元平面画像として表示して、二次元平面画像の表示と三次元立体画像の表示とを切り替えることができる。さらに、任意の領域に三次元立体画像を表示し、任意の領域に二次元平面画像を表示するように切り替えることができる。
【0128】
なお、左目映像と右眼映像とに異なる映像を表示することによって、一つの画像表示装置で複数の映像を表示することもできる。そして、画像表示装置の動作中に、第2液晶表示パネル2の偏光特性を変化させることによって、画像表示装置の右側と左側とに表示された映像を瞬時に入れ替えることができる。
【0129】
図15は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが重なった状態における、第2液晶表示パネル2へ印加される電圧信号の別な態様を示す図である。
【0130】
本図では、図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、水平ライン方向に並んだRGB各一つのサブ画素1セットで一画素を構成している。また、複数のRGBの画素を含む横長の四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素は、第1液晶表示パネル4の一水平ラインに対応している。また、図左側に付された符号(2a〜2f)は第2液晶表示パネル2の画素(水平ライン)を示し、図右側に付された符号(4a〜4f)は第1液晶表示パネル4の水平ラインを示す。
【0131】
また、図15に示す例では、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とは、上端の画素によって構成される水平ライン同士(第1液晶表示パネルの4aと第2液晶表示パネルの2a)が重なる位置関係となっており、第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態を示す。
【0132】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている水平ライン(2a、2c、2e)においては、透明電極間に電圧が印加されていないので、液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にある。よって、この水平ラインを透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸が90度回転させられ、図7(a)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2a、2c、2eに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4a、4c、4eの画素)に表示された画像は左目に到達する左眼画像となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2b、2dに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4b、4dの画素)に表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0133】
このように、第2液晶表示パネル2の画素を、第1液晶表示パネルの水平ライン毎に構成すると、水平ライン単位で左眼画像と右眼画像とを表示する場合に、第2液晶表示パネル2の電極配置を簡素化し、構造を簡単にして、第2液晶表示パネルのコストを低減することができる。
【0134】
図16は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが重なった状態における、第2液晶表示パネル2へ電圧信号が印加された状態を説明する図である。
【0135】
本図では、図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、水平ライン方向に並んだRGB各一つのサブ画素1セットで一画素を構成している。また、複数列(図16に示す状態では2列)のRGBの画素を含む横長の四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素は、第1液晶表示パネル4の2本の水平ラインに対応している。また、図左側に付された符号(2a、2c、2d)は第2液晶表示パネル2の画素(水平ライン)を示し、図右側に付された符号(4a〜4f)は第1液晶表示パネル4の水平ラインを示す。
【0136】
また、図16に示す例では、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とは、上端の画素によって構成される水平ライン同士(第1液晶表示パネルの4aと第2液晶表示パネルの2a)が重なる位置関係となっており、第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態を示す。
【0137】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている水平ライン(2a、2c、2e)においては、透明電極間に電圧が印加されていないので、液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にある。よって、この水平ラインを透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸が90度回転させられ、図7(a)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2a、2eに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4a、4b、4e、4fの画素)に表示された画像は左目に到達する左眼画像となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2cに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4c、4dの画素)に表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0138】
このように、第2液晶表示パネル2の画素を、第1液晶表示パネルの複数の水平ライン毎に構成すると、水平ライン単位で左眼画像と右眼画像とを表示する場合に、第2液晶表示パネル2の電極配置を簡素化し、構造を簡単にして、第2液晶表示パネルのコストを低減することができる。
【0139】
図17は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが重なった状態における、第2液晶表示パネル2へ印加される電圧信号の別な態様を示す図である。
【0140】
本図では、図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、水平ライン方向に並んだRGB各一つのサブ画素1セットを一画素を構成している。また、第1液晶表示パネル4のサブ画素を囲む四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素は、第1液晶表示パネル4の一つのサブ画素に対応している。また、図左側に付された符号(2a〜2e)は第2液晶表示パネル2の水平ラインを示し、図右側に付された符号(4a〜4e)は第1液晶表示パネル4の水平ラインを示す。
【0141】
また、図17に示す例では、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とは、上端側の画素によって構成される水平ライン同士(第1液晶表示パネルの4aと第2液晶表示パネルの2a)が重なる位置関係となっており、第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態を示す。
【0142】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている水平ライン(2a、2c、2e)においては、透明電極間に電圧が印加されていないので、液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にある。よって、この水平ラインを透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸が90度回転させられ、図7(a)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2a、2c、2eに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4a、4c、4eの画素)に表示された画像は左目に到達する左眼画像となる。
【0143】
一方、斜線が付されていない水平ライン(2b、2d)には、透明電極間に電圧が印加され、液晶分子は電界方向に配向している状態にある。よって、この水平ラインでは偏光軸が回転しないで光が透過し、図7(b)に示す状態となり、第2液晶表示パネル2の水平ライン2b、2dに対応する第1液晶表示パネル4の画素(水平ライン4b、4dの画素)に表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0144】
このように、第2液晶表示パネル2の画素を、第1液晶表示パネル4のサブ画素に対応させて構成すると、第1液晶表示パネル4のサブ画素毎に左眼画像とするか右眼画像とするかを制御することができ、第2液晶表示パネル2を制御することによって左右画像の色調を変化させることができる。
【0145】
図18、図19は、本発明の実施の形態の第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2との位置関係を説明する図である。
【0146】
本図に示す状態では、図17に示す状態と同様に、図中R、G、Bが付された四角形は、画像の各色の表示を司る第1液晶表示パネル4のサブ画素を示し、三角形状に並んだRGB各一つのサブ画素1セット(破線で表す三角形A〜F)を一画素を構成している。また、第1液晶表示パネル4のサブ画素を囲む四角形は、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2の画素を示す。この第2液晶表示パネル2の一画素は、第1液晶表示パネル4の一つのサブ画素に対応している。
【0147】
図18に示す状態では、第2液晶表示パネル2の画素は、透明電極間に電圧が印加されていないので、図7(a)に示すように、状態液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にあり、第2液晶表示パネル2を透過する光の偏光軸は90度回転させられる。
【0148】
図19は、第1液晶表示パネル4と第2液晶表示パネル2とが図18に示す状態で重なっており、微細位相差板として機能する第2液晶表示パネル2へ電圧信号が印加された状態を示す。
【0149】
第2液晶表示パネル2の画素のうち、斜線が付されている画素(B、D、F)は、図7(a)に示すように液晶分子は配向膜によってツイスト配向している状態にあり、この領域を透過する光は、第2液晶表示パネル2によってその偏光軸を90度回転させられている。よって、第2液晶表示パネル2の画素B、D、Fに対応する第1液晶表示パネル4の画素B、D、Fに表示された画像は左目に到達する左眼画像となる。
【0150】
一方、斜線が付されていない画素(A、C、E)には、透明電極間に電圧が印加され、液晶分子は電界方向に配向している状態にある。よって、この領域では偏光軸が回転しないで光が透過し、図7(b)に示す状態となる。よって、第2液晶表示パネル2の画素A、C、Eに対応する第1液晶表示パネル4の画素A、C、Eに表示された画像は右目に到達する右眼画像となる。
【0151】
このように、図18、図19に示す実施の形態では、従来の波長板を用いた微細位相差板では対応が困難であったデルタ配列の液晶表示パネルを立体画像表示装置に使用することができ、水平方向又は垂直方向のうち一方のみの解像度低下させることなく、双方の解像度を向上させることができる。
【0152】
図20は、本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示す説明図である。
【0153】
光源1は、発光素子10及びフレネルレンズ12によって構成されている。発光素子10には白色発光ダイオード等の点状の発光源によって構成されており、偏光の特定されない(様々な偏光の光を含む)光を放射している。フレネルレンズ12は一側面に同心円上の凹凸を有するレンズ面を有している。
【0154】
発光素子10から放射された光はフレネルレンズ12に照射される。フレネルレンズ12は凸レンズであり、発光素子10から拡散するように放射された光の光路を屈折して略平行にして第1液晶表示パネル4に照射する。すなわち、第1液晶表示パネル4には、上下方向に広がることがないように光が照射され、略平行状態で第2液晶表示パネル2に照射される。すなわち、第1液晶表示パネル4の特定の領域を透過した光が、第1液晶表示パネル4の特定の領域を透過するようになっている。
【0155】
第1偏光板3は、第1液晶表示パネル4の光源側に設けられており、光源1から発生した光のうち特定の偏光の光を透過する偏光特性を有する。
【0156】
第1液晶表示パネル4は、2枚の透明板(例えば、ガラス板)の間に所定の角度(例えば、90度)捩れた状態でツイスト配向された液晶が配置されており、例えば、TFT型の液晶表示パネルを構成している。液晶分子(画素に対応して設けられた透明電極)に電圧が加わっていない状態では、液晶表示パネルに入射した光は、その偏光軸を90度回転させて出射される。一方、液晶分子(画素に対応して設けられた透明電極)に電圧が加わっている状態では、液晶分子の捩れが解けるので、入射光の偏光軸は回転することなく、そのままの偏光で出射される。
【0157】
第1液晶表示パネル4の観察者側には第2偏光板5が備わっており、第2偏光板5は、第1偏光板3と偏光軸が90度異なる偏光軸を有する光を透過する偏光特性を有している。
【0158】
このとき、第1液晶表示パネルの画素(液晶)に電圧が加わった状態では、液晶分子の捩れが解けるので、第1偏光板3を透過した光は第2偏光板5を透過せず、該画素は黒く見える。一方、画素(液晶)に電圧が加わっていない状態では、液晶分子が捩れた状態で配向しているので、第1偏光板3を透過した光は第2偏光板も透過することができ、該素子は第1液晶表示パネルに設けられたカラーフィルタの色が表示される。
【0159】
第2偏光板5の観察者側には第2液晶表示パネル2が備わっており、第2液晶表示パネル2は、透過光の偏光軸を回転させる領域と有する微細位相差板として機能する。
【0160】
第2液晶表示パネル2は、2枚の透明板(例えば、ガラス板)の間に所定の角度(例えば、90度)捩れた状態でツイスト配向された液晶が配置されており、例えば、TFT型の液晶表示パネルを構成している。第2液晶表示パネル2に入射した光は、液晶に電圧が加わっていない状態では、入射光の偏光が90度ずらして出射される。一方、液晶に電圧が加わっている状態では、液晶のねじれが解けるので、入射光はそのままの偏光で出射される。また、第2液晶表示パネル2と三次元画像が表示される第1液晶表示パネル4とは、垂直方向の画素ピッチ(水平ラインピッチ)が等しく構成されている。すなわち、第2液晶表示パネル2は、特定の領域に電圧を印加することによって透過光の偏光軸を回転させない領域と、透過光の偏光軸を回転させない領域とを作り出している。
【0161】
そして、第2液晶表示パネル2の垂直方向の画素ピッチ(水平ラインピッチ)は、三次元画像が表示される第1液晶表示パネル4と垂直方向の画素ピッチ(水平ラインピッチ)と等しく構成されている。すなわち、この第2液晶表示パネル2の偏光特性の繰り返しは、第1液晶表示パネル4の表示単位と略同一のピッチとして、表示単位毎(すなわち、表示単位の横方向の水平ライン毎)に透過する光の偏光が異なるようにする。よって、第1液晶表示パネル4の表示単位の水平ライン(走査線)毎に対応する微細位相差板の偏光特性が異なるようになって、水平ライン毎に出射する光の方向が異なる。
【0162】
第2液晶表示パネル2は、透過する光の位相を変える領域が、第1液晶表示パネル4の画素の垂直方向の配置間隔と略等しい微細な間隔で繰り返して配置されることになる。すなわち、第2液晶表示パネル2である第2液晶表示パネルの画素ピッチと、第1液晶表示パネル4の画素ピッチとは垂直方向においては等しいので、第1液晶表示パネル4の垂直方向の画素ピッチ毎に第2液晶表示パネル2である第2液晶表示パネルの偏光特性を変える。
【0163】
具体的には、第2液晶表示パネル2のある領域の電極に電圧を印加して液晶表示パネルの厚み方向に液晶分子を配向させる。このように電圧を印加した領域では、第2液晶表示パネル2を透過する光の偏光軸は変化しない。一方、第2液晶表示パネル2は、電極に電圧を印加していない状態では、両面のガラス板に設けられた配向膜の特性に応じて液晶分子が配向しているので、第2液晶表示パネル2を透過する光は、その偏光軸を90度回転させられて透過する。
【0164】
この透過光の位相を変え、偏光軸を回転させる領域21と、透過光の位相を変えず、偏光軸を回転させないで透過する領域22とが、第1液晶表示パネルの水平ラインピッチに等しい微細な間隔で繰り返して設けられており、第2液晶表示パネル2は、透過光の偏光軸を回転させ、位相を変化させる位相差板として機能している。
【0165】
入射光の偏光軸を回転させる領域21は、右側領域11aを透過した光の偏光軸を90度回転させて出射する。すなわち、右側領域11aを透過した光の偏光軸を90度回転させて、左側領域11bを透過する光の偏光と等しくする。また、領域22は左側領域11bを通過した、偏光板3と同一の偏光を有する光をそのまま透過し、領域21は右側領域11aを通過した、偏光板3と偏光軸が直交した光を、偏光板3の偏光軸と等しくなるように回転させて出射する。
【0166】
このように、第1液晶表示パネル4の表示素子(水平ライン)を透過した光を微細位相差板の偏光特性の繰り返しに対応して透過させる必要があるため、第2液晶表示パネル2を透過して第1液晶表示パネル4に照射される光は、上下方向の拡散を抑制した略平行光であることが必要となる。
【0167】
第2液晶表示パネル2と観察者の間には偏光板7が設けられており、観察者は偏光板7を透して、第1液晶表示パネル4に表示された画像を見ることになる。偏光板7は、第2偏光板5と等しい偏光特性を有する領域7a及び第2偏光板5の偏光軸と90度ずれた偏光軸を有する領域7bとから構成されている。なお、本実施の形態では、偏光板7は、眼鏡形状となっており、右眼レンズが偏光領域7a、左眼レンズが偏光領域7bとなっている。
【0168】
第2偏光板5を透過した光のうち偏光軸を回転させる領域21を透過した光は、偏光板7の領域7bの偏光軸と一致するので、領域7bを透過して左目に至るが、偏光板7の領域7aの偏光軸とは異なるので、領域7aを透過することなく右目には到達しない。一方、第2偏光板5を透過した光のうち偏光軸を回転させない領域22を透過した光は、偏光板7の領域7aの偏光軸と一致するので、領域7aを透過して右目に至るが、偏光板7の領域7bの偏光軸とは異なるので、領域7bを透過することなく左目には到達しない。
【0169】
よって、第1液晶表示パネル4に表示された画像のうち、第2液晶表示パネル2の領域21に対応する位置の画素に表示された画像は、左目に至る左眼画像となる。一方、第1液晶表示パネル4に表示された画像のうち、第2液晶表示パネル2の領域22に対応する位置の画素に表示された画像は、右目に至る右眼画像となる。
【0170】
このような機能を有する第1偏光板3、第1液晶表示パネル4、第2偏光板5及び第2液晶表示パネル2を順次重ねて貼り合わせて、これらを組み合わせて画像表示装置を構成する。
【0171】
今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した発明の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び内容の範囲での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の画像表示装置の構成図である。
【図2】 本発明の実施の形態の画像表示装置の駆動回路のブロック図である。
【図3】 本発明の実施の形態の画像表示装置の光学系の平面図である。
【図4】 本発明の実施の形態の画像表示装置から放射される光の経路の説明図である。
【図5】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネルの動作原理の説明図である。
【図6】 従来の微細位相差板の動作原理の説明図である。
【図7】 本発明の実施の形態の画像表示装置の微細位相差板の動作原理の説明図である。
【図8】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図9】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図10】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図11】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図12】 本発明の実施の形態の画像表示装置の第2液晶表示パネル2の水平ラインの偏光特性設定工程のフローチャートである。
【図13】 本発明の実施の形態の画像表示装置の第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態の説明図である。
【図14】 本発明の実施の形態の画像表示装置の第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態の説明図である。
【図15】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図16】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図17】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図18】 本発明の実施の形態の画像表示装置の液晶表示パネル同士の位置関係の説明図である。
【図19】 本発明の実施の形態の画像表示装置の第2液晶表示パネル2に電圧が印加された状態の説明図である。
【図20】 本発明の第2の実施の形態の画像表示装置の構成図である。
【符号の説明】
1 光源
10 発光素子
11 偏光フィルタ
12 フレネルレンズ
2 微細位相差板(第2液晶表示パネル)
3 偏光板(第1偏光板)
4 第1液晶表示パネル
5 偏光板(第2偏光板)
6 ディフューザ
7 ディフューザ[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an image display device, and more particularly to a three-dimensional image display device that allows an observer to stereoscopically view without wearing special glasses.
[0002]
[Prior art]
Conventional three-dimensional image display devices have a right-eye polarization filter section and a left-eye polarization filter section whose polarization directions are orthogonal to the front left and right of the light source, and each light passing through each filter section is parallelized by a Fresnel lens. The liquid crystal display element is irradiated as light, and the polarizing filters on both sides of the liquid crystal display element are alternately arranged with linear polarizing filter line portions orthogonal to each other for each horizontal line, and the light source side and the observation side are opposed to each other. The liquid crystal display panel of the liquid crystal display element displays video information for the right eye and the left eye for each horizontal line in accordance with the light transmission lines of the two polarizing filters. It was the structure which displayed alternately. In addition, linear polarization filter line portions orthogonal to each other are arranged alternately for each horizontal line in the light source side polarization filter, and the observation side polarization filter is linearly polarized light having one linear polarization filter line portion of the light source side polarization filter. As a filter, the liquid crystal display panel of the liquid crystal display element is configured to alternately display image information for the right eye and the left eye for each horizontal line in accordance with the light transmission line of the polarizing filter on the light source side (for example, , See Patent Document 1).
[0003]
In a three-dimensional image display device comprising an image display device for displaying a right-eye image and a left-eye image, and a barrier generator for generating an active barrier stripe, a barrier generating element is provided on the image display liquid crystal panel to generate a barrier The barrier layer of the element is formed by using an organic compound or a cholesteric liquid crystal material that reversibly changes between a light transmission state and a light non-transmission state by heat, and has an appropriate viewing distance for observing a three-dimensional image. It has also been proposed to shorten the length and make stereoscopic viewing easier (see, for example, Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-63199
[Patent Document 2]
JP-A-8-106070
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional image display device, the left-eye image or the right-eye image is determined by the positional relationship between the linear polarization filter line unit and the liquid crystal display panel. That is, the linearly polarized filter line part that allows light to reach the left eye is overlapped with the horizontal line on which the left eye image of the liquid crystal display panel is displayed, and the linearly polarized filter line part that allows light to reach the right eye is It is necessary to overlap the horizontal line on which the eye image is displayed. If this position is shifted, the left eye image and the right eye image are reversed, and left and right eye parallax is generated in the opposite direction, and the popping out and the retraction of the image are reversed. For this reason, in the manufacturing process, it is necessary to assemble the image display device by accurately aligning the mutual positions of the linearly polarized filter line portion and the liquid crystal display panel.
[0006]
The present invention provides a three-dimensional image display apparatus that allows an observer to perform stereoscopic viewing without wearing special glasses, and does not require the mutual positions of the linearly polarized filter line portion and the liquid crystal display panel to be accurately aligned. An object is to provide an image display device capable of simplifying the process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The first invention is a first liquid crystal display panel for displaying an image, a light emitting element that emits light whose polarization is not specified, a polarizing filter that outputs light emitted from the light emitting element in a state where the polarization is aligned, A light source configured to refract differently polarized light in the direction of reaching the left and right eyes, and a polarization axis of light transmitted between the light source and the first liquid crystal display panel. A second liquid crystal display panel including a region that changes a phase of light that is transmitted by rotating and a region that does not change a phase of light that is transmitted by not rotating a polarization axis of the transmitted light; A polarizing plate that is disposed between the liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel and transmits light of a specific polarization that has passed through the second liquid crystal display panel. Light source A first light source that emits polarized light orthogonal to the specific polarized light by the right region of the polarizing filter; and a second light source that emits light of the specific polarized light by the left region of the polarizing filter. The second liquid crystal display panel includes: a first region that rotates a polarization axis of light that is transmitted by twisting liquid crystal molecules without applying a voltage; and a liquid crystal molecule that is vertically aligned by applying a voltage. A second region that does not rotate the polarization axis of the transmitted light, and the first region and the second region are repeatedly provided, and the pitch between the first region and the second region is set to the first region. A relative position when the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel are overlapped with each other is set in advance as the same display unit of the liquid crystal display panel, and the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel When the relative position of the second liquid crystal display panel is shifted from the preset position by one display unit of the first liquid crystal display panel, a voltage is applied to the first area and the second area It is characterized in that no voltage is applied to.
[0008]
According to a second invention, in the first invention, the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel are operated, and a left-eye image and a right-eye image are displayed on the first liquid crystal display panel. Whether or not the mutual position of the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel is normal based on the result of photographing with a camera installed on the front right side or the front left side of the image display device By determining the relative position between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel.
[0009]
The third invention is a first liquid crystal display panel for displaying an image, a light emitting element that emits light whose polarization is not specified, a polarizing filter that outputs the light emitted from the light emitting element in a state of uniform polarization, A light source configured to refract differently polarized light in the direction of reaching the left and right eyes, and a polarization axis of light transmitted between the light source and the first liquid crystal display panel. A second liquid crystal display panel including a region that changes a phase of light that is transmitted by rotating and a region that does not change a phase of light that is transmitted by not rotating a polarization axis of the transmitted light; And a polarizing plate that is disposed between the liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel and transmits light of a specific polarization that has passed through the second liquid crystal display panel. And said A step of superimposing the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel, operating the superimposed first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel, and the first liquid crystal display. Only one image of the left eye image or right eye image is displayed on the panel, and the one image displayed on the first liquid crystal display panel in a state where a voltage is applied to a specific area of the second liquid crystal display panel is displayed. A detection step of detecting a positional relationship between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel by measuring which direction the left or right direction is reached; and an image displayed on the first liquid crystal display panel When the image is viewed through the second liquid crystal display panel, an image determination step for determining whether or not the image on one side has reached a predetermined direction, and the image on the one side is determined by the image determination step. Planned direction When it is determined that the voltage has not reached, a phase difference changing step of applying a voltage to a region where the voltage is not applied without applying a voltage to the specific region where the voltage is applied; and the phase difference And a step of setting a polarization characteristic of the second liquid crystal display panel when the mutual position between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel becomes normal by the changing step. Features.
[0016]
Operation and effect of the invention
In the first invention, a first liquid crystal display panel that displays an image, a light emitting element that emits light whose polarization is not specified, a polarizing filter that outputs the light emitted from the light emitting element in a state where polarization is aligned, A light source configured to refract differently polarized light in the direction of reaching the left and right eyes, and a polarization axis of light transmitted between the light source and the first liquid crystal display panel. A second liquid crystal display panel including a region that changes a phase of light that is transmitted by rotating and a region that does not change a phase of light that is transmitted by not rotating a polarization axis of the transmitted light; A polarizing plate that is disposed between the liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel and transmits light of a specific polarization that has passed through the second liquid crystal display panel. The light source is A first light source that emits polarized light orthogonal to the specific polarized light by the right region of the polarizing filter, and a second light source that emits light of the specific polarized light by the left region of the polarizing filter In the second liquid crystal display panel, the liquid crystal molecules are vertically aligned by applying a voltage and a first region that rotates the polarization axis of the transmitted light by twisting the liquid crystal molecules without applying a voltage. And a second region that does not rotate the polarization axis of the transmitted light, and the first region and the second region are repeatedly provided, and the pitch between the first region and the second region is set to the first region. The relative position when the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel are overlapped with each other is set in advance as the same display unit of the liquid crystal display panel, and the first liquid crystal display panel in front When the relative position with respect to the second liquid crystal display panel deviates from the preset position by one display unit of the first liquid crystal display panel, a voltage is applied to the first region, and the second Since no voltage is applied to the region, the light source can be selected even after the image display device is assembled, and the positional relationship between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel is strictly determined. Even if it is not defined, the positional deviation can be corrected by setting the polarization characteristics of the second liquid crystal display panel, and the pasting process of the second liquid crystal display panel can be simplified.
Further, even after the image display device is assembled, the light source of transmitted light can be selected by the second liquid crystal panel.
Furthermore, the second liquid crystal display panel, which can set characteristics after assembly, is used as a fine phase difference plate as compared with a conventional fine phase difference plate in which a light source for transmitted light is fixed. growing.
[0017]
In the second invention, the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel are operated to display a left eye image and a right eye image on the first liquid crystal display panel, and the image display By determining whether or not the mutual position of the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel is normal based on the result of photographing by the camera installed on the front right side or the front left side of the device, Since the relative position between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel is determined, it can be determined whether or not the left and right eye images have arrived in a predetermined direction.
[0018]
In the third invention, a first liquid crystal display panel that displays an image, a light emitting element that emits light whose polarization is not specified, a polarizing filter that outputs the light emitted from the light emitting element in a state where the polarization is aligned, A light source configured to refract differently polarized light in the direction of reaching the left and right eyes, and a polarization axis of light transmitted between the light source and the first liquid crystal display panel. A second liquid crystal display panel including a region that changes a phase of light that is transmitted by rotating and a region that does not change a phase of light that is transmitted by not rotating a polarization axis of the transmitted light; And a polarizing plate that is disposed between the liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel and transmits light of a specific polarization that has passed through the second liquid crystal display panel. Before A step of superimposing the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel; operating the superposed first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel; and Only one image of the left eye image or right eye image is displayed on the display panel, and the one image displayed on the first liquid crystal display panel in a state where a voltage is applied to a specific region of the second liquid crystal display panel Detecting the positional relationship between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel by measuring in which direction the left and right directions are displayed, and displayed on the first liquid crystal display panel When the image is seen through the second liquid crystal display panel, the image determination step for determining whether or not the image on the one side has reached a predetermined direction, and the image determination step, Person who planned image When it is determined that the voltage has not been reached, a phase difference changing step of applying a voltage to a region where the voltage is not applied without applying a voltage to the specific region where the voltage was applied; And a step of setting polarization characteristics of the second liquid crystal display panel when the mutual position between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel becomes normal by the phase difference changing step. The light source of transmitted light can be selected after the assembly of the image display device, and the attaching process of the second liquid crystal display panel can be simplified.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0026]
The light source 1 includes a
[0027]
Of the light radiated from the
[0028]
In addition, even if it does not use a light emitting element and a polarizing filter, what is necessary is just to comprise so that light of a different polarization may be irradiated from a different position, for example, by providing two light sources that generate light of different polarization, May be configured to irradiate the second liquid
[0029]
The light transmitted through the
[0030]
At this time, the light emitted from the
[0031]
Of the light irradiated to the first liquid
[0032]
The second liquid
[0033]
In the second liquid
[0034]
Specifically, a voltage is applied to an electrode in a certain region of the second liquid
[0035]
As described above, the second liquid
[0036]
The
[0037]
In other words, the repetition of the polarization characteristics of the second liquid
[0038]
Alternatively, the repetition of the polarization characteristic of the second liquid
[0039]
Since the light transmitted through the second liquid
[0040]
On the viewer side of the second liquid crystal display panel 2 (the light source side of the first liquid crystal display panel 4), specific polarized light (transmitted through the
[0041]
By the combination of the first
[0042]
On the other hand, the light transmitted through the
[0043]
That is, the light transmitted through the
[0044]
As described above, since it is necessary to irradiate the display element (horizontal line) of the first liquid
[0045]
If a ferroelectric liquid crystal is used for the second liquid
[0046]
The first liquid
[0047]
On the viewer side of the first liquid
[0048]
At this time, in a state where a voltage is applied to the pixel (liquid crystal) of the first liquid crystal display panel, the liquid crystal molecules are untwisted, so that the light transmitted through the first
[0049]
The diffuser 6 is attached to the front side (observer side) of the first
[0050]
In this way, the second liquid crystal
[0051]
FIG. 2 is a block diagram showing a drive circuit of the image display apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0052]
The main control circuit for driving the image display apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
[0053]
A
[0054]
Further, a graphic display processor (GDP) 156 of a display control circuit is connected to the
[0055]
Further, an
[0056]
The RGB signal output from the
[0057]
The
[0058]
The generation of the stereoscopic image by combining the right-eye image and the left-eye image is made up of the
[0059]
Therefore, the
[0060]
In the image display device, a liquid crystal driver (LCD DRV) 181, a backlight driver (BL DRV) 182, and a
[0061]
The
[0062]
The phase
[0063]
When a ferroelectric liquid crystal is used for the second liquid
[0064]
FIG. 3 is a plan view showing an optical system of the image display apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining a path of light emitted from the image display apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0065]
As shown in FIG. 3, the light emitted from the
[0066]
On the other hand, of the light emitted from the
[0067]
In this way, the light emitted from the
[0068]
FIG. 4A shows a light path that passes through the
[0069]
Since the
[0070]
FIG. 4B shows a light path that passes through the
[0071]
Since the
[0072]
FIG. 5 is a diagram for explaining the operating principle of the liquid crystal display panel.
[0073]
In the liquid crystal display panel, liquid crystal molecules are sandwiched between two transparent plates (for example, glass plates). In addition, transparent electrodes are provided on the two transparent plates, and an electric field can be generated between the electrodes by applying a voltage between the electrodes. In addition, an alignment film is provided on the inner surfaces of the two transparent plates, and the alignment directions of the alignment films are perpendicular to each other, so that no electric field is applied to the liquid crystal molecules (FIG. 5A In the case of)), the liquid crystal molecules are twist-aligned while being twisted by 90 degrees between the two transparent plates. On the other hand, in a state where a voltage is applied between the electrodes of the two transparent plates and an electric field is generated between the electrodes (FIG. 5B), the liquid crystal molecules sandwiched between the two transparent plates face the electric field direction. Arrange.
[0074]
Polarizers whose polarization axes are shifted by 90 degrees are provided on both surfaces of the transparent plate, and in a state where no electric field is applied to the liquid crystal molecules (FIG. 5A), transmission is performed by twisted and twisted liquid crystal molecules. Since the polarization axis of the transmitted light is rotated by 90 degrees, the light transmitted through the incident-side polarizing plate is transmitted through the outgoing-side polarizing plate. On the other hand, in a state where an electric field is applied to the liquid crystal molecules (FIG. 5B), the liquid crystal molecules are aligned along the direction of the electric field and the polarization axis of the transmitted light does not rotate. Light is blocked by the polarizing plate on the emission side.
[0075]
FIG. 6 is a diagram for explaining the operating principle of a conventional fine retardation plate.
[0076]
The conventional fine retardation plate shown in FIG. 6 includes a light-transmitting base material (transparent plate) and a wave plate that rotates the polarization axis of light. The wave plate has a fine width and is repeatedly provided with fine intervals. The polarizing plate shown in the figure is the first
[0077]
In the region where the wave plate is not provided (FIG. 6 (a)), the fine retardation plate does not rotate the polarization axis of the transmitted light, so that the light incident with the polarization axis equal to the polarization axis of the polarization plate does not pass through the polarization plate. Light that is transmitted and incident with a polarization axis that is shifted by 90 degrees from the polarization axis of the polarizing plate does not pass through the polarizing plate. On the other hand, in the region where the wavelength plate is provided (FIG. 6B), the polarization axis of the light transmitted through the fine retardation plate is rotated by 90 degrees, so that the polarization axis of the polarizing plate is 90% of the incident light. Light incident with a polarization axis deviated by the degree is transmitted through the polarizing plate, and light incident with a polarization axis equal to the polarizing axis of the polarizing plate does not pass through the polarizing plate.
[0078]
That is, in the region where the wave plate is provided and the region where the wave plate is not provided, when 90-degree polarized light is transmitted through the fine retardation plate and is emitted from the fine retardation plate, both are equal. It is polarized light.
[0079]
The present invention intends to realize the same operation as that of the fine retardation plate by using the liquid crystal display panel. Next, the fine retardation plate constituted by the liquid crystal display panel according to the present invention will be described.
[0080]
FIG. 7 is a diagram for explaining the operating principle of the fine retardation plate using the liquid crystal display panel according to the embodiment of the present invention.
[0081]
The fine retardation plate of the embodiment of the present invention shown in FIG. 7 is constituted by a second liquid
[0082]
The liquid crystal molecules sandwiched between two transparent plates (for example, glass plates) of the liquid crystal display panel are not transparent when no electric field is applied to the liquid crystal molecules (FIG. 7A). Since the twist alignment is performed while being twisted by 90 degrees between the plates, the polarization axis of the transmitted light is rotated by 90 degrees and emitted from the second liquid
[0083]
On the other hand, in a state where a voltage is applied between the electrodes of the two transparent plates and an electric field is generated between the electrodes (FIG. 7B), the liquid crystal molecules are aligned in the direction of the electric field. The polarization axis does not rotate. Of the incident light, light incident with a polarization axis equal to the polarization axis of the
[0084]
That is, in the region where the voltage is applied to the second liquid
[0085]
8 and 9 are diagrams for explaining the positional relationship between the first liquid
[0086]
In the figure, the rectangles with R, G, and B indicate the sub-pixels of the first liquid
[0087]
In the embodiment shown in FIG. 8, the first liquid
[0088]
In the state shown in FIG. 8, since no voltage is applied between the transparent electrodes in the pixels of the second liquid
[0089]
In addition, since a light-blocking region that does not transmit light is provided between the pixels of the second liquid crystal display panel, crosstalk caused by leakage of light transmitted through the pixels of the first liquid crystal display panel to adjacent lines. Occurrence can be suppressed.
[0090]
FIG. 9 shows a state in which the first liquid
[0091]
Since no voltage is applied between the transparent electrodes in the hatched regions (2a, 2c, 2e) of the pixels of the second liquid
[0092]
That is, as described with reference to FIGS. 1, 3, and 4, the light emitted from the
[0093]
On the other hand, the light emitted from the
[0094]
10 and 11 are diagrams for explaining the positional relationship between the first liquid
[0095]
In the state shown in this figure, as in the state shown in FIG. 8, the rectangles with R, G, and B in the figure indicate the sub-pixels of the first liquid
[0096]
In the state shown in FIG. 10, unlike the state shown in FIG. 8, horizontal lines (first liquid crystal) constituted by the first liquid
[0097]
In the state shown in FIG. 10, since no voltage is applied between the transparent electrodes in the pixels of the second liquid
[0098]
In FIG. 11, the first liquid
[0099]
Since no voltage is applied between the transparent electrodes in the hatched areas (2b, 2d, 2f) of the pixels of the second liquid
[0100]
That is, as described with reference to FIGS. 1, 3, and 4, the light emitted from the
[0101]
On the other hand, of the light emitted from the
[0102]
As described above with reference to FIGS. 9 and 11, even when the relative positions of the first liquid
[0103]
That is, even if the first liquid
[0104]
As described above, when a ferroelectric liquid crystal is used for the second liquid
[0105]
FIG. 12 is a process diagram (flow chart) of a process of setting the polarization characteristics of the horizontal line of the second liquid
[0106]
First, the first liquid
[0107]
And the 1st liquid
[0108]
Further, the right-eye image and the left-eye image are displayed on the first liquid
[0109]
Then, by taking these left and right eye images with a CCD camera installed on the front right side or the front left side of the second liquid
[0110]
Then, based on the result of photographing the left and right eye images, it is determined whether or not the mutual position between the first liquid
[0111]
When it is determined that the mutual position between the first liquid
[0112]
On the other hand, if it is determined in S103 that the mutual position of the first liquid
[0113]
If the mutual positions are normal (S103), the polarization pattern of the second liquid
[0114]
In addition, a voltage is applied to the second liquid
[0115]
In addition, when the image display device is disassembled, the setting state of the second liquid crystal display panel is initialized by short-circuiting the backup power supply to discharge the backup power supply or cutting off the supply of the backup power supply. It is also possible to limit the reuse of the device.
[0116]
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which a voltage signal is applied to the second liquid
[0117]
In this figure, as in FIG. 8, the rectangles with R, G, and B in the figure indicate the sub-pixels of the first liquid
[0118]
In the example shown in FIG. 13, the first liquid
[0119]
Among the pixels of the second liquid
[0120]
On the other hand, in the regions (2c, 2d) not hatched, a voltage is applied between the transparent electrodes, and the liquid crystal molecules are aligned in the electric field direction. Therefore, in this region, the light is transmitted without rotating the polarization axis, and the state shown in FIG. 7B is obtained, and the pixels of the first liquid
[0121]
In this way, a signal is sent to the pixel every two horizontal lines of the second liquid
[0122]
FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which a voltage signal is applied to the second liquid
[0123]
In this figure, as in FIG. 8, the rectangles with R, G, and B in the figure indicate the sub-pixels of the first liquid
[0124]
In the example shown in FIG. 14, the first liquid
[0125]
Among the pixels of the second liquid
[0126]
On the other hand, in the regions (101A to 101D, 102A to 102D) that are not shaded, a voltage is applied between the transparent electrodes, and the liquid crystal molecules are aligned in the electric field direction. Accordingly, in this region, light is transmitted without rotating the polarization axis, and the state shown in FIG. 7B is obtained, and the first liquid
[0127]
In this way, a signal is sent to a pixel in a specific area of the second liquid
[0128]
It should be noted that a plurality of videos can be displayed on one image display device by displaying different videos for the left-eye video and the right-eye video. Then, by changing the polarization characteristics of the second liquid
[0129]
FIG. 15 is a diagram showing another aspect of the voltage signal applied to the second liquid
[0130]
In this figure, the rectangles with R, G, and B in the figure indicate the subpixels of the first liquid
[0131]
In the example shown in FIG. 15, the first liquid
[0132]
Among the pixels of the second liquid
[0133]
As described above, if the pixels of the second liquid
[0134]
FIG. 16 is a diagram illustrating a state in which a voltage signal is applied to the second liquid
[0135]
In this figure, the rectangles with R, G, and B in the figure indicate the subpixels of the first liquid
[0136]
In the example shown in FIG. 16, the first liquid
[0137]
Among the pixels of the second liquid
[0138]
Thus, when the pixels of the second liquid
[0139]
FIG. 17 is a diagram showing another aspect of the voltage signal applied to the second liquid
[0140]
In this figure, the rectangles with R, G, and B in the figure indicate the subpixels of the first liquid
[0141]
In the example shown in FIG. 17, the first liquid
[0142]
Among the pixels of the second liquid
[0143]
On the other hand, in the horizontal lines (2b, 2d) not hatched, a voltage is applied between the transparent electrodes, and the liquid crystal molecules are aligned in the electric field direction. Accordingly, light is transmitted through the horizontal line without rotating the polarization axis, and the state shown in FIG. 7B is obtained, and the pixels of the first liquid
[0144]
As described above, when the pixels of the second liquid
[0145]
18 and 19 are diagrams for explaining the positional relationship between the first liquid
[0146]
In the state shown in this figure, as in the state shown in FIG. 17, the squares with R, G, and B in the figure indicate the sub-pixels of the first liquid
[0147]
In the state shown in FIG. 18, since no voltage is applied between the transparent electrodes in the pixels of the second liquid
[0148]
In FIG. 19, the first liquid
[0149]
Among the pixels of the second liquid
[0150]
On the other hand, in the pixels (A, C, E) not hatched, a voltage is applied between the transparent electrodes, and the liquid crystal molecules are aligned in the electric field direction. Therefore, in this region, the light is transmitted without rotating the polarization axis, and the state shown in FIG. 7B is obtained. Therefore, the images displayed on the pixels A, C, and E of the first liquid
[0151]
As described above, in the embodiment shown in FIGS. 18 and 19, it is possible to use a delta-aligned liquid crystal display panel for a stereoscopic image display device, which has been difficult to cope with with a fine retardation plate using a conventional wave plate. It is possible to improve both resolutions without reducing the resolution in only one of the horizontal and vertical directions.
[0152]
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the configuration of the image display apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0153]
The light source 1 includes a
[0154]
The light emitted from the
[0155]
The first
[0156]
In the first liquid
[0157]
A second
[0158]
At this time, in a state where a voltage is applied to the pixel (liquid crystal) of the first liquid crystal display panel, the liquid crystal molecules are untwisted, so that the light transmitted through the first
[0159]
The second liquid
[0160]
The second liquid
[0161]
The vertical pixel pitch (horizontal line pitch) of the second liquid
[0162]
In the second liquid
[0163]
Specifically, a voltage is applied to an electrode in a certain region of the second liquid
[0164]
A
[0165]
The
[0166]
Thus, since it is necessary to transmit the light transmitted through the display element (horizontal line) of the first liquid
[0167]
A polarizing plate 7 is provided between the second liquid
[0168]
Of the light transmitted through the second
[0169]
Therefore, among the images displayed on the first liquid
[0170]
The first
[0171]
The embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined not by the above description of the invention but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a drive circuit of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of an optical system of the image display apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a path of light emitted from the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation principle of the liquid crystal display panel of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an operation principle of a conventional fine retardation plate.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation principle of a fine retardation plate of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart of a horizontal line polarization characteristic setting step of the second liquid
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which a voltage is applied to the second liquid
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state in which a voltage is applied to the second liquid
FIG. 15 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 18 is an explanatory diagram of a positional relationship between liquid crystal display panels of the image display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a state in which a voltage is applied to the second liquid
FIG. 20 is a configuration diagram of an image display device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Light source
10 Light emitting element
11 Polarizing filter
12 Fresnel lens
2 Fine retardation plate(Second LCD panel)
3 Polarizing plate (No.1Polarizer)
4FirstLCD panel
5 Polarizing plate (No.2Polarizer)
6 Diffuser
7 Diffuser
Claims (3)
偏光が特定されない光を放射する発光素子と、前記発光素子が放射した光を偏光が揃った状態で出力する偏光フィルタと、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させる光学手段と、から構成される光源と、
前記光源と前記第1の液晶表示パネルの間に配置され、透過する光の偏光軸を回転させることによって透過する光の位相を変化する領域と、透過する光の偏光軸を回転させないことによって透過する光の位相を変更しない領域とを含む第2の液晶表示パネルと、
前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第2の液晶表示パネルを透過した特定の偏光の光を透過させる偏光板と、
を備える画像表示装置であって、
前記光源は、
前記偏光フィルタの右側領域により前記特定の偏光と直交する偏光の光を出射する第1の光源と、前記偏光フィルタの左側領域により前記特定の偏光の光を出射する第2の光源と、から構成され、
前記第2の液晶表示パネルは、
電圧を印加しないで液晶分子がツイスト配列することによって透過する光の偏光軸を回転させる第1領域と、電圧を印加して液晶分子が垂直配列することによって透過する光の偏光軸を回転させない第2領域と、を構成し、
前記第1領域と前記第2領域とを繰り返し設けるとともに、該第1領域と該第2領域とのピッチを前記第1の液晶表示パネルの表示単位と同一として、前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを重ね合わせた場合の相対的な位置を予め設定し、
前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相対的な位置が、予め設定した位置より前記第1の液晶表示パネルの一表示単位分ずれた場合は、前記第1領域に電圧を印加するとともに、前記第2領域に電圧を印加しないようにしたことを特徴とする画像表示装置。 A first liquid crystal display panel for displaying an image;
A light emitting element that emits light whose polarization is not specified, a polarizing filter that outputs the light emitted from the light emitting element in a state where the polarization is aligned, and an optical means that refracts light of different polarization in a direction that reaches the left and right eyes A light source composed of
A region that is arranged between the light source and the first liquid crystal display panel and changes the phase of light that is transmitted by rotating the polarization axis of the transmitted light, and is transmitted by not rotating the polarization axis of the transmitted light. A second liquid crystal display panel including a region that does not change the phase of the light to be
A polarizing plate that is disposed between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel and transmits light of a specific polarization that has passed through the second liquid crystal display panel;
An image display device comprising:
The light source is
A first light source that emits polarized light orthogonal to the specific polarized light by the right region of the polarizing filter, and a second light source that emits light of the specific polarized light by the left region of the polarizing filter And
The second liquid crystal display panel is
A first region that rotates the polarization axis of the transmitted light by twisting the liquid crystal molecules without applying a voltage, and a first region that does not rotate the polarization axis of the transmitted light when the liquid crystal molecules are vertically aligned by applying a voltage. Two areas,
The first area and the second area are repeatedly provided, and the pitch between the first area and the second area is the same as the display unit of the first liquid crystal display panel. Preset a relative position when the second liquid crystal display panel is overlaid;
When the relative position between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel is shifted by one display unit from the preset position, the first region is displayed in the first region. An image display device, wherein a voltage is applied and no voltage is applied to the second region.
偏光が特定されない光を照射する発光素子と、前記発光素子が放射した光を偏光が揃った状態で出力する偏光フィルタと、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させる光学手段と、から構成される光源と、
前記光源と前記第1の液晶表示パネルの間に配置され、透過する光の偏光軸を回転させることによって透過する光の位相を変化する領域と、透過する光の偏光軸を回転させないことによって透過する光の位相を変更しない領域とを含む第2の液晶表示パネルと、
前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第2の液晶表示パネルを透過した特定の偏光の光を透過させる偏光板と、
を備える画像表示装置の製造方法であって、
前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを重ね合わせる工程と、
前記重ね合わされた前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとを動作させ、前記第1の液晶表示パネルに左眼画像又は右眼画像の片側の画像のみを表示し、前記第2の液晶表示パネルの特定の領域に電圧を印加した状態で前記第1液晶表示パネルに表示した前記片側の画像が左右いずれの方向に到達するかを測定して該第1の液晶表示パネ ルと前記第2の液晶表示パネルとの位置関係を検出する検出工程と、
前記第1の液晶表示パネルに表示された画像を前記第2の液晶表示パネルを透過して見たときの、前記片側の画像が予定した方向に到達しているか否かを判定する画像判定工程と、
前記画像判定工程によって、前記片側の画像が予定した方向に到達していないと判定されたときは、前記電圧を印加していた特定の領域に電圧を印加せず、電圧を印加していなかった領域に電圧を印加する位相差変更工程と、
前記位相差変更工程によって前記第1の液晶表示パネルと前記第2の液晶表示パネルとの相互位置が正常となった場合に、前記第2の液晶表示パネルの偏光特性を設定する工程と、からなることを特徴とする画像表示装置の製造方法。A first liquid crystal display panel for displaying an image;
A light emitting element that emits light whose polarization is not specified, a polarizing filter that outputs the light emitted from the light emitting element in a state of uniform polarization, and an optical means that refracts light of different polarization in a direction that reaches the left and right eyes A light source composed of
A region that is arranged between the light source and the first liquid crystal display panel and changes the phase of light that is transmitted by rotating the polarization axis of the transmitted light, and is transmitted by not rotating the polarization axis of the transmitted light. A second liquid crystal display panel including a region that does not change the phase of the light to be
A polarizing plate that is disposed between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel and transmits light of a specific polarization that has passed through the second liquid crystal display panel;
A method of manufacturing an image display device comprising:
Superimposing the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel;
The superposed first liquid crystal display panel and second liquid crystal display panel are operated to display only one image of a left eye image or a right eye image on the first liquid crystal display panel, and the first liquid crystal display liquid crystal display panel of the first to measure whether the side of the image displayed reaches the right or left direction on the panel while applying a voltage to a specific region of the second liquid crystal display panel And a detecting step of detecting a positional relationship between the second liquid crystal display panel and
An image determination step for determining whether or not the image on one side has reached a predetermined direction when the image displayed on the first liquid crystal display panel is viewed through the second liquid crystal display panel. When,
When it is determined by the image determination step that the image on one side has not reached the predetermined direction, the voltage is not applied to the specific area to which the voltage is applied, and the voltage is not applied. A phase difference changing step of applying a voltage to the region ;
A step of setting polarization characteristics of the second liquid crystal display panel when the mutual position between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel becomes normal by the phase difference changing step ; A method of manufacturing an image display device.
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