JP5285160B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体画像表示装置に関する。

近年、液晶ディスプレイを使用した液晶テレビの開発が盛んに行われている。そして、その高性能化に向けた一つの取り組みとして、液晶ディスプレイを使用した立体画像表示装置の開発が進められている。

この液晶表示装置を使用した立体画像表示装置については、複数種類の方式が提案されている。例えば、パララックスバリア方式や、レンチキュラレンズ方式や、スイッチバックライト式などが知られている。これらは、表示装置からの映像の観察者において専用のメガネを必要としないという利点があるものの、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式において水平解像度が低下するなど、画像表示の解像度が一般に低下してしまうという問題点を有し、スイッチバックライト式においては、画像のちらつきであるフリッカーが発生するという不具合を有している。

そして、専用のメガネを使用する方式としては、シャッターメガネ方式が知られている。この方式は、解像度の低下が無く、画像表示装置における表示の視野角も広くなるという利点を有する。しかしながら、表示画像のちらつきであるフリッカーの発生や、表示画面における輝度の低下や、左右の眼に映る画像に時間差が発生して観察者にとっては自然な画像が得られないという問題点などを有している。

そして、最近では、新規な光学的手段を使用して、立体画像を得る立体画像表示装置が提案されている。例えば、特許文献１には、そのような新規な光学手段である二枚の偏光フィルタを用い、専用のメガネを必要としない立体画像表示装置が開示されている。

この特許文献１に記載の立体画像表示装置においては、光源の前面左右に、偏光方向の直交する右目用偏光フィルタ部と左目用偏光フィルタ部が配置される。そして、この各フィルタ部を通過した各光をフレネルレンズで略平行光として液晶ディスプレイに照射する。そして、この液晶ディスプレイ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するとともに、光源側と観察者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する。そして、液晶ディスプレイの液晶パネルには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ように構成する。

すなわち、表示画面の全水平走査ラインを奇数ラインと偶数ラインに分割し、それぞれのラインに左目用および右目用画像を表示してこれらをその新規な光学手段で観察者の左右の目に振り分けて立体画像を表示するものである。

この装置によれば、観察者の見る位置が多少左右にずれても立体画像が損なわれることが無く、さらに、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式において課題とされた水平解像度が半減してしまう現象は回避することができる。

また、特許文献２には、新規な光学手段として、入射した光の偏光軸を互いに直交させることの可能な二つの異なる領域を有する新たな位相差板を用いた立体画像表示装置が開示されている。この立体画像表示装置においては、右目用の画像と左目用の画像をそれぞれ異なる領域に表示させる液晶ディスプレイと、その左右画像表示領域に対応するよう配置された上記の位相差板とが備えられ、観察者に対して視差画像を投影させて立体画像が得られるように構成されている。そして、広視野角の画像を表示することが知られている。

特開平１０−６３１９９号公報 特開２００６−２８４８７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の偏光フィルタを用いた立体画像表示装置においては、表示画面の右目用映像信号に従う表示の位置と左目用映像信号に従う表示の位置が常に固定されているため、左右映像とも垂直解像度が半減してしまうという新たな課題を有している。

また、特許文献２に記載の新たな位相差板を用いた立体画像表示装置においても表示画面の右目用映像信号に従う表示の位置と左目用映像信号に従う表示の位置が常に固定されているため、左右映像とも垂直解像度が半減してしまうという課題を有している。

したがって、フリッカーを低減し、画面での高い輝度を維持し、さらに解像度の低下を防止するためには、従来の立体画像表示装置では不充分であり、新たな立体画像表示装置が求められている。

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、フリッカーが低減され、画面の輝度も高く、左右映像の同時視が可能であり、さらに画面の解像度の低下が無い立体画像表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、画素を水平方向に配列してなる水平ラインを、垂直方向に複数並べて構成された液晶パネルと、前記液晶パネルを挟持する一対の偏光板とを有する液晶ディスプレイと、
液晶ディスプレイの背面側に配置されたバックライトと、
液晶ディスプレイの前面側に設けられた光学手段と、
観察者が掛けて使用する偏光メガネと、
液晶ディスプレイでの画像表示と光学手段の位相差状態とを制御する制御装置とを備えた立体画像表示装置であって、
液晶ディスプレイは、第一画像形成領域と第二画像形成領域とを有し、制御装置で制御されて、第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するとともに、右目用画像と左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成されており、
第一画像形成領域と第二画像形成領域は、（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、または、（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
光学手段は、第一画像形成領域と第二画像形成領域とにそれぞれ対応する範囲に、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、それぞれが異なる位相差状態を有するとともに、右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、制御装置によりそれぞれの位相差状態が制御されるよう構成されたことを特徴とする立体画像表示装置に関する。

そして、光学手段は、制御装置により制御されて、第一偏光領域と第二偏光領域とがそれぞれが異なる位相差状態を有するとともに、液晶ディスプレイでの右目用画像と左目用画像の入れ替えのタイミングに同期して、第一偏光領域と第二偏光領域との間で位相差状態が入れ替わるよう構成されたものであることが好ましい。

また、第一画像形成領域と第二画像形成領域は、液晶ディスプレイの立体画像の表示にかかる各水平ラインに対応していて、第一画像形成領域は水平奇数ラインに、第二画像形成領域は水平偶数ラインにそれぞれ対応しており、
水平奇数ラインは右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、水平偶数ラインは他方の画像をそれぞれ表示し、
これらの水平ラインは、（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
光学手段は、水平奇数ラインと水平偶数ラインとに対応する範囲に、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、それぞれが異なる位相差状態を有するとともに、右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、制御装置により制御されて、第一偏光領域と第二偏光領域との間で位相差状態が入れ替わるよう構成されていることがより好ましい。

また、バックライトは、右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて、制御装置によって、全体の点灯状態が制御されるよう構成されたものであるか、または第一偏光領域と第二偏光領域との間の位相差状態の入れ替えに対応するよう一部の点灯状態が制御されてスキャンニングをするよう構成されたものであることが好ましい。

また、制御装置は、液晶ディスプレイの水平ライン毎に制御して当該液晶ディスプレイでの右目用画像と左目用画像の入れ替えを制御するとともに、その水平ライン毎の制御と同期させて、その制御にかかる液晶ディスプレイの水平ラインに対応する、光学手段の第一偏光領域または第二偏光領域の位相差状態の制御を行うものであることが好ましい。

さらに、制御装置は、液晶ディスプレイの上の水平ラインから下の水平ラインに向けて水平ライン毎に順次制御して右目用画像と左目用画像の入れ替えを制御するとともに、光学手段における第一偏光領域と第二偏光領域との間の位相差状態の入れ替えを液晶ディスプレイでのその制御に同期させて、光学手段の上から下に向けて順次行うよう制御するものであることがより好ましい。

そして、光学手段は、対向する表面に透明電極が配設された一対の基板の間に液晶を挟持するとともに、その液晶を挟持する基板の外側の面に位相差フィルムを設けて構成されたものであることが好ましい。

また、光学手段の前記第一偏光領域と第二偏光領域との境界の少なくとも一部には、遮光部が設けられていることが好ましい。

また、光学手段は、ＴＮ型液晶素子、ホモジニアス型液晶素子および強誘電性液晶素子よりなる群から選ばれるいずれか１つの液晶素子を利用して構成されたものであることが好ましい。

また、光学手段を構成する基板は、ポリカーボネイト、トリアセチルセルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルスルホンフィルムおよびガラスクロス強化透明フィルムからなる群から選ばれるいずれか１つのフィルム用いて構成されたものであることが好ましい。

そして、液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることが好ましい。

特に、液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることがより好ましい。

本発明の第１の態様によれば、一つの画面上で右目用画像と左目用画像とを同時に表示するものであって、フレーム切り替え毎に右目用および左目用画像を形成する領域が入れ替わったとしても、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者は、常に、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。

そして、従来の立体画像表示装置において、垂直解像度が半減するなど、解像度が低下するのに対して、解像度を全く減じることなくフル解像度での表示が可能となる。
また、常に右目用および左目用画像が表示されていることから、観視者の疲労感を軽減することができる。また、激しい動きをしている立体画像の場合に起きる左右の映像のずれに伴う立体視の違和感を生じさせないという効果もある。

そして、右目用画像の一部が観察者の左目に届いてしまうクロストークを低減している。

さらに、輝度の高い立体画像表示を得ることができる。

本実施の形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。 本実施の形態の立体画像表示装置の液晶ディスプレイ部分と切替位相差板部分の模式的な断面図である。 （ａ）は、左目用メガネ部の構成を説明する模式的な分解斜視図であり、（ｂ）は、右目用メガネ部の構成を説明する模式的な分解斜視図である。 （ａ）は、従来のパッシブ駆動型液晶表示素子の電極構造を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板の電極構造を模式的に示す図である。 （ａ）は、従来のアクティブ駆動型液晶表示素子の構成を模式的に示す図であり、（ｂ）は、アクティブ駆動型の液晶素子を利用する本実施形態の切替位相差板の主要部の構成を模式的に示す図である。 （ａ）は、本実施の形態の立体画像表示装置を使用して、ある一つのフレーム画像を観察者に認識させる方法を説明する図であり、（ｂ）は、フレームの切り替えにより画像表示領域が入れ替わった後のフレーム画像を観察者に認識させる方法を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板の第一の例である切替位相差板の構成と作用について説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板の第二の例である切替位相差板の構成と作用について説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板の第三の例である切替位相差板の構成と作用について説明する図である。 一般的な液晶ディスプレイの表示方法を説明する図である。 本実施の形態の立体画像表示装置の第一の動作方法を説明する図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態の立体画像表示装置の第二の動作方法を説明する図である。

図１は、本実施の形態の立体画像表示装置１の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。図１に示すように、立体画像表示装置１は、バックライト２と、液晶ディスプレイ３と、光学手段である切替位相差板８とをこの順で備え、バックライト２と液晶ディスプレイ３と切替位相差板８とを制御する制御装置１２を備え、これらが図示されない筐体に収容されている。そして、立体画像表示装置１は偏光メガネ１０を備え、立体画像を観察する観察者がこれを掛けて使用し、切替位相差板８の前面側から画面上の画像を観察する。

バックライト２は、観察者から見て立体画像表示装置１の最も奥側に配され、立体画像表示装置１で画像を表示している状態（以下、「立体画像表示装置１の使用状態」と称する）において、白色の無偏光を偏光板５の一面に向けて均一な光量となるように出射する。なお、本実施形態では、バックライト２に面光源を用いているが、面光源に替えて、例えばＬＥＤなどの点光源と集光レンズとの組み合わせでもよい。この集光レンズの一例は、フレネルレンズシートである。フレネルレンズシートは、一側面に同心上の凹凸するレンズ面を有し、背面側の中心の焦点から入射した光をほぼ平行光として前面側に射出することができる。

図１に示すように、液晶ディスプレイ３は、液晶パネル６が一対の偏光板５および偏光板７により挟持されて構成される。

偏光板５は、液晶ディスプレイ３において、液晶パネル６におけるバックライト２側に配設される。偏光板５は、透過軸およびその透過軸に直交する吸収軸を有し、バックライト２から出射した無偏光が入射すると、その無偏光のうち透過軸方向と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の光を遮断する。ここで、偏光軸の方向とは、光における電界の振動方向のことであり、偏光板５における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向と平行な方向である。

液晶パネル６は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）等からなる透明電極などがパターニングされて配設されたガラス基板等により液晶を挟持して構成されたものである。そして、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードやＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、あるいはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶パネルの使用が可能である。これらはいずれも印加される電圧に従い液晶の配向変化が起こり、液晶パネル６の両面に配設された偏光板５、７の作用と組み合わされて、その透過光量の調節を可能としている。

そして、液晶パネル６は、立体画像表示装置１において画像形成を担う構成部材であり、一つの画面上で右目用画像と左目用画像とを同時に表示するものである。以下、その構成や画像表示機能について説明する。

まず、液晶パネル６の画像表示部分においては、水平方向に区切られ、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。これら第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、図１に示すように、液晶パネル６を水平方向に区切った互いに実質的に同一の面積を有する領域であり、複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２が鉛直方向に互い違いに配されている。

そして、立体画像表示装置１の液晶ディスプレイ３の液晶パネル６では、表示される一つのフレーム画像の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにそれぞれ右目用画像と左目用画像とを表示させ、次の（１）または（２）に示す方法に従い、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２との間で右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う。
（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う。
（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行う（尚、入れ替えを行わずにそれぞれが右目用画像と左目用画像を維持し続ける場合は含まない）。
その結果、右目用画像と左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示することが可能となるよう構成されている。

そして特に、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを交互に設けて構成することが可能である。

その場合、表示される一つのフレーム画像の水平奇数ラインに対応する第一画像形成領域２１と、水平偶数ラインに対応する第二画像形成領域２２とにそれぞれ、例えば、右目用画像と左目用画像とを表示させ、上記した（１）または（２）に示す方法に従い、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２との間で右目用画像と左目用画像の入れ替えを行うことができる。そして、右目用画像と左目用画像とがそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示することが可能となる。

尚、図１には示されないが、液晶パネル６の周縁には外枠が配されており、液晶パネル６における第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、この外枠に支持される。

上述のように、立体画像表示装置１の使用状態において、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、ある一つのフレーム画像表示時において、例えば、それぞれ右目用画像および左目用画像が生成される。このときに偏光板５を透過した光が液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２に入射すると、第一画像形成領域２１の透過光は右目用画像の画像光（以下、「右目用画像光」と略称する）となり、第二画像形成領域２２の透過光は左目用画像の画像光（以下、「左目用画像光」と略称する）となる。そして、フレームの切り替えに対応して右目用画像と左目用画像の入れ替れが行われる場合、第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、それぞれ左目用画像および右目用画像が生成されるようになる。

尚、上述のある一つのフレーム画像表示時における場合の第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光および第二画像形成領域２２を透過した左目用画像光は、後述する偏光板７を透過して、それぞれ特定方向の偏光軸を有する直線偏光となる。ここで、それぞれ特定方向の偏光軸とは、互いに同じ方向であってもよい。図１に示す例においては、ともに偏光軸が後述する偏光板７における透過軸の方向と同じ方向である。

偏光板７は、液晶ディスプレイ３における観察者側に配置される。この偏光板７は、上述の場合の第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光、および、第二画像形成領域２２を透過した左目用画像光が入射すると、これらのうち偏光軸が透過軸と平行な光を透過し、偏光軸が吸収軸と平行（透過軸に垂直）な光を遮断する。ここで、偏光板７における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者が立体画像表示装置１を見たときの水平方向と垂直な方向である。

切替位相差板８は、立体画像表示装置１において液晶ディスプレイ３とともに画像形成を担う主要構成部材である。そして、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有する。この切替位相差板８における第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位置および大きさは、図１に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の範囲、すなわち、位置および大きさに対応している。そして、切替位相差板８では、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２それぞれの位相差状態を切り替えることが可能となるように構成されている。

図２は、本実施の形態の立体画像表示装置１の液晶ディスプレイ３部分と切替位相差板８部分の模式的な断面図である。
図２に示すように、立体画像表示装置１において、液晶ディスプレイ３と切替位相差板８とが積層されており、接着剤１０１によって互いが隙間なく固定されている。
そして、液晶ディスプレイ３は液晶パネル６を有し、その液晶パネル６が一対の偏光板５および偏光板７により挟持されて構成される。

この液晶パネル６は、液晶１０６が一対の基板１０４および基板１０５により挟持されて構成される。そして、液晶パネル６の画像表示部分においては、上述のように、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。そして、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを交互に設けて構成することが可能である。

次に、光学手段である切替位相差板８の構成について説明する。
図２に示すように、切替位相差板８は、対向する一対の基板１１４および基板１１５を有して構成される。基板１１４、１１５のそれぞれの対向する面には、ＩＴＯ等からなる透明電極１１９、１２０が配設されている。そして、透明電極１１９、１２０の上には液晶を配向するための配向膜１１７、１１８が設けられている。これら透明電極１１９、１２０と配向膜１１７、１１８とを備えた一対の基板１１４、１１５により液晶１１６が挟持されて、切替位相差板８が構成されている。したがって、切替位相差板８では、基板１１４、１１５上の透明電極１１９、１２０に電圧を印加することにより、液晶１１６の配向変化を引き起こすことが可能となるように構成されている。

このとき、切替位相差板８では、基板１１４、１１５上の透明電極１１９、１２０がパターニングされるか、または配向膜１１７、１１８が第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とに対応する領域毎に異なる配向処理がなされている。したがって、液晶ディスプレイ６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とに対応する領域毎に液晶１１６の配向状態を変化させることが可能である。こうして、切替位相差板８では、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の範囲、すなわち、それらの位置および大きさに対応して、それぞれ独立に液晶の配向変化を誘起させることができるよう第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が構成される。

そして、切替位相差板８では、観察者５０側である前面側に位相差フィルム１２１が配設されている。切替位相差板８の位相差フィルム１２１は、例えば、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向から右上４５度の方向（紙面の右上方４５度）に光学軸がある１／４波長板を構成している。
また、基板１１５とその上に設けられた透明電極１２０との間には、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２の境界領域に対応する位置に、遮光部として後述するブラックマトリクス１２２が設けられている。

以上の構成を有することにより、立体画像表示装置１の使用状態においては、ある一つのフレーム画像表示時に、第一偏光領域３１には上述の場合の第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光が入射し、第二偏光領域３２には上述の場合の第二画像形成領域２２を透過した左目用画像光が入射する。そして、フレームの切り替えに対応して右目用画像と左目用画像の画像形成領域の入れ替えを行う場合、第一偏光領域３１には第一画像形成領域２１を透過した左目用画像光が入射し、第二偏光領域３２には第二画像形成領域２２を透過した右目用画像光が入射するようになる。

そして、本実施形態の切替位相差板８では、図２に示す構成を有することにより、液晶１１６を配向変化させて、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２の位相差状態をそれぞれ変化させることが可能である。そしてその場合、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とでは互いに独立に位相差状態を変化させることも可能である。したがって、フレームの切り替えに対応して液晶ディスプレイ３で右目用画像と左目用画像の画像形成領域の入れ替えが行われる場合、この右目用画像と左目用画像の入れ替えに同期して、切替位相差板８では第一偏光領域３１および第二偏光領域３２それぞれの位相差状態の切り替えを行うことが可能である。

すなわち、フレームの切り替えに対応して右目用画像と左目用画像の画像形成領域の入れ替えが行われる場合、切り替え前のフレームで第一偏光領域３１が有していた位相差状態を、フレーム切り替え後には第二偏光領域３２が有するようにすることが可能である。また同様に、切り替え前のフレームで第二偏光領域３２が有していた位相差状態を、フレーム切り替え後には第一偏光領域３１が有するようにすることが可能である。

尚、上述のように、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインの各一本それぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けることが可能である。その場合、切替位相差板８においても、液晶パネル６の各水平ライン２３に対応する第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の範囲、すなわち、位置および大きさに対応して、透明電極１１９、１２０のパターニングがなされるか、または配向膜１１７、１１８の配向処理がなされる。その結果、液晶パネル６の各水平ライン２３に対応する第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とに対応する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが形成される。

そして、表示される一つのフレーム画像の水平奇数ラインに対応する第一画像形成領域２１と、水平偶数ラインに対応する第二画像形成領域２２とにおいて、例えば、それぞれ右目用画像と左目用画像とを表示させる。そして、例えばフレーム切り替え毎に、その右目用画像と左目用画像の表示された水平ラインを交互に入れ替える。それに同期させて切替位相差板８での第一偏光領域３１と第二偏光領域３２において、上述と同様の位相差状態の入れ替えを行い、右目用画像と左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成することができる。

尚ここで、立体画像表示装置１の課題であるクロストークに対する本実施の形態の切替位相差板８による改善について説明する。
すなわち、立体画像表示装置１の画面を構成する液晶ディスプレイ３の中央鉛直方向からある視野角をもって、観察者５０が立体画像表示装置１上の立体画像を観察する場合がある。本来、ある一つのフレーム画像表示時では、切替位相差板８の第一偏光領域３１には、上述の場合の液晶パネル６の第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光のみが入射し、第二偏光領域３２には、第二画像形成領域２２を透過した左目用画像光のみが入射することが必要であるのに対し、視野角を大きくとった場合に、液晶パネル６の第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光の一部が左目用画像光のみが入射すべき第二偏光領域３２に入射し、そのまま左目用画像光とともに観察者５０の左目に届いてしまうことがある。

こうしたタイプのクロストークは、切替位相差板８において位相差特性の異なる第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが互いに隣接するように設けられていることに起因する。
すなわち、上述のように、本実施の形態の立体画像表示装置１の液晶パネル６においては、上から垂直方向に順次、同一面積の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。そして、それに対応して切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が互いに隣接するように設けられており、クロストークは立体画像表示装置１の画面の上下方向である視野角以上でもって、観察者５０がその画面上の画像を観察する場合に起こりやすい。

このタイプのクロストークは、切替位相差板８の互いに隣接する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域で起こる。
したがって、切替位相差板８の液晶ディスプレイ３に対向する面における第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域には、ブラックマトリクス１２２を設けることが好ましい。このブラックマトリクス１２２は帯状の形状を有し、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域に対応する位置に配設されることが好ましい。

こうしたブラックマトリクス１２２を設けることにより、切替位相差板８の第一偏光領域３１に隣接する第二偏光領域３２に入射するべき右目用または左目用の画像光のうち、その境界を超えて隣接する第一偏光領域３１に入射する画像光を吸収して遮ることが可能となる。

同様に、ブラックマトリクス１２２を設けることにより、切替位相差板８の第二偏光領域３２に隣接する第一偏光領域３１に入射するべき右目用または左目用の画像光のうち、その境界を超えて隣接する第二偏光領域３２に入射する画像光を吸収して遮ることが可能となる。このように、切替位相差板８に遮光部としてブラックマトリクス１２２を設けることにより、立体画像表示装置１から出射される右目用画像光および左目用画像光においてクロストークを生じにくくさせることが可能となる。

また、切替位相差板８では、基板１１４、１１５上の透明電極１１９、１２０がパターニングされるかまたは配向膜１１７、１１８が上記した偏光領域毎の配向処理をされている。したがって、液晶ディスプレイ６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とに対応するよう、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２では互いに異なる状態となるように液晶１１６の配向状態を変化させることが可能となっている。そのため、切替位相差板８においては、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界では異なる液晶の異なる配向変化に起因する液晶のディスクリネーションを発生させる懸念がある。

したがって、ブラックマトリクス１２２を設けることにより、隣接する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界で発生する液晶のディスクリネーションをカバーすることができる。そして、右目用または左目用の画像光において、液晶のディスクリネーションの影響が表れることを防止できる。

このブラックマトリクス１２２は、蒸着クロム薄膜をフォトリソグラフィー法によりフォトエッチングしてレリーフ形成したものが一般的であるが、例えば、バインダー樹脂にフィラー成分を分散させたものなどで形成することも可能である。フィラー成分は、金属粒子およびその酸化物、または顔料、染料を用いる。フィラー成分の色調は、上記右目用画像光および左目用画像光に対して黒色であることが好ましい。上記顔料および染料を分散あるいは溶解させるバインダー樹脂は、公知の樹脂、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、ノボラック樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、ニトロセルロース、または、これらの組み合わせ等を用いることができる。

また、クロストークの改善という観点から切替位相差板８の構造に着目した場合、切替位相差板８を構成する基板をより好ましいものとすることが非常に有効である。
図２に示すように、切替位相差板８を構成する基板１１４、１１５について、透明で高強度のガラス基板を選択して用いることが可能である。しかし、基板１１４、１１５の厚さは厚くなり、上記したクロストークの発生を助長する懸念がある。
したがって、基板１１４、１１５には、高い強度と透明性を維持しつつ、厚さがより薄い基板を選択して使用することが望ましい。

このような基板１１４、１１５としては、ポリカーボネイト（ＰＣ）フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、またはＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）フィルムの選択が可能である。そして特に、ガラスとエポキシ樹脂を複合化した透明の有機無機複合フィルム、すなわち、ガラスクロス強化透明フィルムの使用が好ましい。

ガラスクロス強化透明フィルムは、以下のようにして製造されるフィルムである。まず、長尺のガラスクロスに樹脂を含浸させ、半硬化の状態まで乾燥する。そして、この半硬化の状態で適当な大きさに切断をした後、積層し、樹脂が硬化する温度でプレスを行い、所望のガラスクロス強化透明フィルムを完成する。
このようなガラス強化透明フィルムは、エポキシ樹脂マトリクス中にガラスクロスが積層されている構造であり、ガラスクロスの面方向において特に低い熱膨張率を有する。

ガラスクロス強化透明フィルムは、耐熱性が高く温度や湿度に対する寸法安定性が高い。そして、エポキシ樹脂とガラスの光学物性を近づけることで高い透明性を実現している。さらに、二酸化ケイ素による被覆によってガスバリア性を向上させることができ、表面にＩＴＯを形成することが可能である。

したがって、基板１１４、１１５としてこのガラスクロス強化透明フィルムを使用した場合、基板１１４、１１５はより薄くなり、軽量化され、また割れにくくすることが可能となる。

以上、クロストーク等の課題の改善に有効な切替位相差板８の構造について説明したが、以下でさらに切替位相差板８と偏光メガネ１０について説明をする。

図１に示すように、第一偏光領域３１には、偏光軸が水平方向と垂直な方向にある直線偏光として、例えば右目用の画像光が入射するが、液晶１１６における配向状態の選択と位相差フィルム１２１の作用により、この入射した右目用の画像光を左回りの円偏光として出射することが可能である。またその場合、第二偏光領域３２では、同様に液晶１１６における配向状態の選択と位相差フィルム１２１の作用により、入射した左目用の画像光を右回りの円偏光として出射するようにする。

次に、切替位相差板８においてスイッチングを行い、液晶１１６における配向状態を変化させると、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２で先の状態と異なる液晶の配向状態を実現することになる。そうした場合、位相差フィルム１２１の作用と併せ、第一偏光領域３１に入射した左目用の画像光を右回りの円偏光として出射することが可能である。またその場合、第二偏光領域３２では、同様に液晶１１６における配向状態の選択と位相差フィルム１２１の作用により、入射した右目用の画像光を左回りの円偏光として出射するようにする。

したがって、例えば、第一偏光領域３１を透過した右目用画像光と、第二偏光領域３２を透過した左目用画像光とは、図１に矢印で示すように、その回転方向が互いに逆方向の円偏光となる。なお、図１の切替位相差板８における矢印は、この切替位相差板８を通過した偏光の回転方向を模式的に示している。

また、上記立体画像表示装置１は、上記したように、切替位相差板８よりも観察者側に拡散板を配置してもよい。すなわち、切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を透過した右目用画像光および左目用画像光を水平方向または鉛直方向の少なくとも一方の方向に拡散する拡散板を有してもよい。このような拡散板には、例えば水平方向または鉛直方向に延伸するかまぼこ状の凸レンズ（シリンドリカルレンズ）が複数配されたレンチキュラーレンズシート、または、凸レンズが平面状に複数配されたレンズアレイシートが用いられる。

立体画像表示装置１により立体画像を観察する場合、観察者５０は、立体画像表示装置１から投影される右目用画像光および左目用画像光を、偏光メガネ１０をかけて観察する。この偏光メガネ１０には、観察者５０の右目側にあたる位置に右目用メガネ部４１が配され、左目側にあたる位置に左目用メガネ部４２が配される。

図３（ａ）は、左目用メガネ部４２の構成を説明する模式的な分解斜視図であり、図３（ｂ）は、右目用メガネ部４１の構成を説明する模式的な分解斜視図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、偏光メガネ１０を構成する右目用メガネ部４１および左目用メガネ部４２は、それぞれ１／４波長板４３ａ、４３ｂと、偏光板４５ａ、４５ｂとをこの順で備え、これらがフレームに固定されている。

このとき、本実施の形態の偏光メガネ１０においては、その使用時の観察者５０が偏光メガネ１０をかけ、液晶ディスプレイ３と対向した場合、右目用メガネ部４１の１／４波長板４３ａの光学軸が水平方向から右上４５度（紙面の右上方４５度）の方向にあり、偏光板４５ａの透過軸が水平方向と平行な方向にある。したがって、立体画像表示装置１の切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を透過した、それぞれ円偏光である右目用画像光および左目用画像光は、右目用メガネ部４１および左目用メガネ部４２の有する１／４波長板４３ａ、４３ｂに入射し、それらの作用により直線偏光として出射される。

以上より、本実施の形態の立体画像表示装置１の主な構成について説明したが、次に本実施の形態の立体画像表示装置１の要部である切替位相差板８について、より具体的な構成例を説明する。

図２に示すように、本実施の形態の立体画像表示装置１の切替位相差板８は、基板１１４、１１５上の透明電極１１９、１２０に電圧を印加することにより、液晶１１６の配向変化を引き起こすことが可能となるように構成されている。切替位相差板８は、液晶表示ディスプレイに用いられる多様な液晶モードを利用して構成することが可能である。例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶素子、ホモジニアス型液晶素子、または強誘電性液晶素子を利用して構成することが可能である。

以下で、図２を用いて本実施形態の切替位相差板８の構成例について説明する。尚、各構成例において共通する部材については共通する符号を使用して説明する。

初めに本実施形態の切替位相差板８の第一の構成例として、ＴＮ型液晶素子を利用した例の製造法と構成について説明する。
ＴＮ型液晶素子を利用した例である切替位相差板８の製造においては、まずはじめに、ガラスクロス強化透明フィルムからなる基板１１４、１１５を用意する。そして、前面側の基板１１５上に、上述したように、帯状にパターニングされたブラックマトリクス１２２を形成する。次にそれぞれの基板１１４、１１５上にスパッタリング法を用いて透明導電層（たとえばＩＴＯ膜）を厚さ１００ｎｍ〜１４０ｎｍで形成し、その後透明導電層を、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより透明電極１１９、１２０を形成する。

続いて、透明電極１１９、１２０上にスピンコート法を用い、所定のプレチルト角を伴って液晶が水平配向するよう配向膜１１７、１１８を厚さ５０ｎｍの厚さで形成し、その配向膜１１７、１１８にラビング処理を施す。このとき配向膜１１７、１１８へのラビング処理は基板１１４、１１５を対向配置したときにラビング方向が互いに直行するように施す。

次に、一対の基板１１４、１１５の基板間距離であるセルギャップが５．２μｍとなるように貼り合わせる。具体的には一方の基板上にプラスティックスペーサー（図示されない）を塗布した後、一対の基板１１４、１１５をお互いに対向するように配置し、表示領域の周辺に印刷された熱硬化型の接着剤で硬化させることにより両基板を固定する。

続いて、基板１１４、１１５の間隙に真空注入法を用いて液晶材料を充填することにより液晶１１６を形成する。ここで液晶材料は屈折率異方性（Δｎ）が０．０９２４のネマティック液晶材料に光学活性物質ＣＢ１５を０．１５ｗｔ％含有させたものを用いる。
こうすることにより、液晶１１６は電圧無印可状態である初期状態において、９０度ねじれ配向の状態となる。したがって、ＴＮ型液晶素子を利用した例である切替位相差板８は、液晶１１６の配向変化の誘起によって、液晶１１６が９０度の旋光性を有する状態とそうした旋光性を有しない状態との二つの状態を切替ることが可能な切替位相差板８として機能する。尚、ＴＮ型液晶素子を利用した例である切替位相差板８は、液晶１１６が９０度の旋光性を有する場合、偏光軸が水平方向と垂直な方向にある直線偏光として入射した画像光を、水平方向と平行な直線偏光として出射することが可能である。

次に、ＴＮ型液晶素子を利用した例である切替位相差板８を画素表示のための上述の液晶ディスプレイ３の画素に合わせて位置合わせを行う。そして、接着材１０１を介して貼り合わせを行う。

次に、本実施形態の切替位相差板８の第二の構成例として、ホモジニアス型液晶素子を利用した例の製造法と構成について説明する。
ホモジニアス型液晶素子を利用した例である切替位相差板８の製造においては、まず始めに、ガラスクロス強化透明フィルムからなる基板１１４、１１５を用意する。そして、前面側の基板１１５上に、上述したように、帯状にパターニングされたブラックマトリクス１２２を形成する。次にそれぞれの基板１１４、１１５上にスパッタリング法を用いて透明導電層（たとえばＩＴＯ膜）を厚さ１００ｎｍ〜１４０ｎｍで形成し、その後透明導電層を、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより透明電極１１９、１２０を形成する。

続いて、透明電極１１９、１２０上にスピンコート法を用い、所定のプレチルト角を伴って液晶が水平配向するよう配向膜１１７、１１８を厚さ５０ｎｍの厚さで形成し、その配向膜１１７、１１８にラビング処理を施す。このとき配向膜１１７、１１８へのラビング処理は、基板１１４、１１５を対向配置したときにラビング方向が互いに平行になるように、かつ、配向方向が、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）にあるように施す。

次に、一対の基板１１４、１１５の基板間距離であるセルギャップが１．０３μｍとなるように貼り合わせる。具体的には一方の基板上にプラスティックスペーサー（図示されない）を塗布した後、一対の基板１１４、１１５をお互いに対向するように配置し、表示領域の周辺に印刷された熱硬化型の接着剤で硬化させることにより両基板を固定する。

続いて、基板１１４、１１５の間隙に真空注入法を用いて液晶材料（ＢＬ０３５、Δｎ＝０．２６７、メルク社製）を充填することにより液晶１１６を形成する。こうすることにより、ホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８の液晶１１６部分は、位相差値が５５０ｎｍ基準で１／２波長に対応する値となる。したがって、ホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８は、偏光領域毎の液晶１１６の配向変化の誘起によって、位相差の無い状態と位相差が１／２波長である１／２波長板の状態との二つの状態を切替ることが可能な切替位相差板８として機能する。次に、ホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８を画素表示のための上述の液晶ディスプレイ３の画素にあわせて位置合わせを行う。そして、接着材１０１を介して貼り合わせを行う。

さらに、本実施形態の切替位相差板８の第三の構成例として、強誘電性液晶素子を利用した例の製造法と構成について説明する。
強誘電性液晶素子を利用した例である切替位相差板８の製造においては、まず始めに、ガラスクロス強化透明フィルムからなる基板１１４、１１５を用意する。そして、前面側の基板１１５上に、上述したように、帯状にパターニングされたブラックマトリクス１２２を形成する。次にそれぞれの基板１１４、１１５上にスパッタリング法を用いて透明導電層（たとえばＩＴＯ膜）を厚さ１００ｎｍ〜１４０ｎｍで基板１１４、１１５上全面ベタ状に形成し、透明電極１１９、１２０とする。

続いて、透明電極１１９、１２０上にスピンコート法を用い、液晶が水平配向するよう光配向用の配向膜１１７、１１８を厚さ３０ｎｍの厚さで形成し、その配向膜１１７、１１８に光配向技術を適用し水平配向膜を形成する。このとき強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２に対応して、それぞれの電圧印加時に実現される液晶１１６の配向方向が異なる状態となるよう、偏光領域毎に区分された条件で光配向処理をする。

次に、一対の基板１１４、１１５の基板間距離であるセルギャップが３μｍとなるように貼り合わせる。具体的には一方の基板上にプラスティックスペーサー（図示されない）を塗布した後、一対の基板１１４、１１５をお互いに対向するように配置し、表示領域の周辺に印刷された熱硬化型の接着剤で硬化させることにより両基板を固定する。

続いて、基板１１４、１１５の間隙に真空注入法を用いて強誘電性液晶材料（Δｎ＝０．２５、コーンアングル４５度）を充填することにより液晶１１６を形成する。尚、液晶変調率が７０％程度と想定し、そうした変調率で液晶１１６の位相差が１／２波長となるように液晶のΔｎとセルギャップは選択されている。
こうすることにより、透明電極１１９、１２０に電圧を印加して液晶１１６に対して面内均一に電圧を印加した場合、第一偏光領域３１の液晶１１６の光学軸は、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向か、または水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）となる。そして、第二偏光領域３２では第一偏光領域と異なる状態となって、水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）か、または水平方向となる。

そして、透明電極１１９、１２０に前記と異なる極性の電圧を印加して液晶１１６に対して面内均一に電圧を印加した場合、第一偏光領域３１の液晶１１６の光学軸は、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）か、または水平方向となる。そして、第二偏光領域３２では第一偏光領域と異なるようになって、液晶１１６の光学軸は、水平方向か、または水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）となる。

すなわち、強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８の第一偏光領域３１と第二偏光領域３２では、極性の異なる電圧の印加により、それぞれ水平方向と左上４５度の方向との間でスイッチングをする。そして、その際、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２では、お互いに液晶１１６の光学軸が４５度ずれるように構成されている。
次に、強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８を画素表示のための上述の液晶ディスプレイ３の画素にあわせて位置合わせを行う。そして、接着材１０１を介して貼り合わせをおこなう。

尚、上記した例においては、透明電極１１９、１２０の構造を全面ベタとしたが、上記したＴＮ型液晶素子を利用した例である切替位相差板８などと同様に透明電極１１９、１２０をパターニングして用いることも可能である。その場合、強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８の第一偏光領域３１と第二偏光領域３２に対応して、透明電極１１９、１２０をストライプ状にパターニングすることも可能である。そのようにすることにより、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２の任意の部分で液晶１１６の配向変化を誘起することが可能となる。すなわち、全面的に一度に液晶１１６の配向変化を誘起するのみではなく、任意の場所と任意の順番で、順次の液晶１１６の配向変化を引き起こすことが可能となる。

以上、切替位相差板８の具体的構成例について説明したが、それらが備える透明電極１１９、１２０をパターニングする場合、従来の場合である、液晶素子が表示素子として使用される場合とは異なる構造とすることが望ましい。

図４（ａ）は、従来のパッシブ駆動型液晶表示素子の電極構造を模式的に示す図であり、図４（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板の電極構造を模式的に示す図である。
図４（ａ）に示すように、従来のパッシブ駆動型液晶表示素子３００では、上部電極３０２と下部電極３０１はそれぞれストライプ状にパターニングされ、それぞれが直交するよう、マトリクス状に設置される。

一方、図４（ｂ）に示すように、本実施形態の切替位相差板８では、パッシブ駆動を行おうとする場合、上部側の透明電極１２０と下部側の透明電極１１９はそれぞれストライプ状にパターニングされるが、マトリクス状に設置することはなく、平行に配置することが好ましい。

また、本実施形態である切替位相差板８はアクティブ駆動型の液晶素子を利用して構成することも可能である。
図５（ａ）は、従来のアクティブ駆動型液晶表示素子３１０の構成を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、アクティブ駆動型の液晶素子を利用する本実施形態の切替位相差板８の主要部の構成を模式的に示す図である。

従来のアクティブ駆動型液晶表示素子３１０では、図５（ａ）に示すように、走査線３１２と信号線３１１とがそれぞれ直交するよう、マトリクス状に設置され、その交点にアクティブ素子３１３が設けられて画素電極３１４が配置されている。
一方、本実施形態の切替位相差板８では、図５（ｂ）に示すように、アクティブ駆動型の液晶素子を利用して構成する場合、走査線３２０と信号線３２１とを平行となるよう設置する。そして、上部側の透明電極１２０である画素電極は、具備するアクティブ素子３２３で液晶１１６を駆動することができる最大の横幅を有して横長の構造となることが好ましい。

以上、本実施の形態の立体画像表示装置１の主な構成についての説明をしたが、次に本実施の形態の立体画像表示装置１を使用して、右目用画像光および左目用画像光から、観察者５０に立体画像として認識させる方法について説明する。

図６（ａ）および（ｂ）は、本実施の形態の立体画像表示装置１を使用して立体画像を観察者５０に認識させる方法を説明する図である。そして、図６（ａ）は、ある一つのフレーム画像を観察者に認識させる方法を説明する図であり、図６（ｂ）は、フレームの切り替えにより画像表示領域が入れ替わった後のフレーム画像を観察者に認識させる方法を説明する図である。

観察者５０が、立体画像表示装置１により立体画像を観察するに際し、ある一つのフレーム画像表示時において、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、上述のようにまず、右目用画像および左目用画像がそれぞれ対応して形成される。

そして、図６（ａ）に矢印で示すように、第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光および第二画像形成領域２２を透過した左目用画像光は、偏光板７を透過して、それぞれ水平方向と垂直な方向の偏光軸を有する直線偏光となる。

続いて、切替位相差板８に入射する。このとき、切替位相差板８では液晶１１６の第一偏光領域３１において、偏光板７から入射した直線偏光をそのまま位相差フィルム１２１へと入射させる。そして、第二偏光領域３２においては、水平方向と平行な方向の偏光軸となるように変換して位相差フィルム１２１へと入射させる。

したがって、右目用画像光が入射した切替位相差板８の第一偏光領域３１では、図６（ａ）に矢印で示すように、この入射した右目用画像光を左回りの円偏光として出射する。また、第二偏光領域３２では、図６（ａ）に矢印で示すように入射した左目用画像光を右回りの円偏光として出射する。

次に、こうして得られた右目用画像光と左目用画像光はそれぞれ観察者５０の掛ける偏光メガネ１０に入射する。偏光メガネ１０は、図３に示すように、右目用メガネ部４１および左目用メガネ部４２が構成されている。

よって、偏光メガネ１０では、右目用メガネ部４１の備える１／４波長板４３ａを透過して水平方向と平行な直線偏光に回転され、観察者５０の右目に届くこととなる。

一方、左回りの円偏光である右目用画像光が左目用メガネ部４２に入射した場合、図６（ａ）に矢印で示すように、左目用メガネ部４２の備える１／４波長板４３ｂを透過して水平方向と垂直な直線偏光に変換される。そして、偏光板４５ｂに入射するが、偏光板４５ｂを透過することができず遮断され、観察者５０の左目には届かない。

また、右回りの円偏光であった左目用画像光は、左目用メガネ部４２の備える１／４波長板４３ｂを透過して水平方向と平行な直線偏光に変換され、観察者５０の左目に届くことになる。

一方、右回りの円偏光である左目用画像光が右目用メガネ部４１に入射した場合、右目用メガネ部４１の備える１／４波長板４３ａを透過して水平方向と垂直な直線偏光に変換される。そして、偏光板４５ａに入射するが透過することができずに遮断され、観察者５０の右目には届かないことになる。

こうして、切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を透過した右目用画像光および左目用画像光の出射する範囲内において、上記のように、偏光メガネ１０をかけて立体画像表示装置１を観察することにより、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者５０は、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、観察者５０が、立体画像表示装置１により立体画像を観察するに際し、上述のように、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合について説明する。すなわち、フレーム切り替えの後、液晶パネル６における第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２のそれぞれに左目用画像および右目用画像が形成されるようになった場合について説明する。

この場合、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えに対応して、切替位相差板８では、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位相差状態の切り替えが行われる。具体的には、第一偏光領域３１では、フレームの切り替え前の第二偏光領域３２の位相差状態と同様の位相差状態に切り替わる。そして、第二偏光領域３２では、フレームの切り替え前の第一偏光領域３１の位相差状態と同様の位相差状態に切り替わる。

したがって、上述の場合と同様、液晶パネル６における第一画像形成領域２１を透過した左目用画像光および第二画像形成領域２２を透過した右目用画像光は、図６（ｂ）に矢印で示すように、偏光板７を透過して、それぞれ水平方向と垂直な方向の偏光軸を有する直線偏光となる。

そして、切替位相差板８に入射するが、切替位相差板８の第一偏光領域３１には、左目用画像光が入射する。そして、図６（ｂ）に矢印で示すように、この入射した左目用画像光を右回りの円偏光として出射する。また、第二偏光領域３２では、入射した右目用画像光を左回りの円偏光として出射する。
次に、こうして得られた左目用画像光と右目用画像光はそれぞれ観察者５０の掛ける偏光メガネ１０に入射する。

このとき、偏光メガネ１０では、右回りの円偏光である左目用画像光が右目用メガネ部４１に入射した場合、図６（ｂ）に矢印で示すように、右目用メガネ部４１の備える１／４波長板４３ａを透過して水平方向と垂直な直線偏光に変換され、偏光板４５ａに入射するが透過できずに遮断され、観察者５０の右目には届かないことになる。

一方、右回りの円偏光である左目用画像光は、左目用メガネ部４２に入射してそれが備える１／４波長板４３ｂを透過し、図６（ｂ）に矢印で示すように、水平方向と平行な直線偏光に変換され、偏光板４５ｂをそのまま透過し、観察者５０の左目に届くこととなる。

また、左回りの円偏光であった右目用画像光は、図６（ｂ）に矢印で示すように、右目用メガネ部４１の備える１／４波長板４３ａを透過して水平方向と平行な直線偏光に変換され、偏光板４５ａをそのまま透過し、観察者５０の右目に届くこととなる。

一方、左回りの円偏光である右目用画像光が左目用メガネ部４２に入射した場合、図６（ｂ）の矢印で示すように、左目用メガネ部４２の備える１／４波長板４３ｂを透過して水平方向と垂直な直線偏光に変換され、偏光板４５ｂに入射するが、偏光板４５ｂを透過できず遮断され、観察者５０の左目には届かない。

こうして、位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を透過した左目用画像光および右目用画像光の出射する範囲内において、偏光メガネ１０をかけて立体画像表示装置１を観察することにより、フレーム切り替えに伴い右目用および左目用画像を形成する領域が入れ替わる画像領域の入れ替えが行われたとしても、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。よって、観察者５０は、常に、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
したがって、従来の立体画像表示装置において、右目用および左目用画像を形成する画像領域が固定されていたため、垂直解像度が半減するなど、解像度が低下するのに対して、本実施の形態の立体画像表示装置１は解像度を全く減じることなく、液晶ディスプレイ３の性能をフルに発揮させたフル解像度での表示が可能となる。

また、従来の立体画像表示装置においては、常に左右の目の映像のいずれか一方しか表示されず、立体を認識する場合の時間差が生じてしまう場合があったが、本実施の形態の立体画像表示装置では、常に左右の目の映像が表示されていることから、観視者の疲労感を軽減することができる。また、激しい動きをしている立体画像の場合におきる左右の映像のずれに伴う立体視の違和感を生じさせないという効果もある。

以上、本実施の形態の立体画像表示装置１を使用して、観察者５０に立体画像を認識させる方法について説明したが、次に、その場合における切替位相差板８のより詳細な作用について、上記した具体例に基づき説明する。尚、各具体例において、共通する部材については同じ符号を使用して説明する。以下、同様である。

図７（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板８の第一の例であるＴＮ型液晶素子を利用した切替位相差板８の構成と作用について説明する図である。
切替位相差板８の第一の例である、ＴＮ型液晶素子を利用した切替位相差板８では、液晶パネル６における第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２のそれぞれ対応するように透明電極１１９、１２０のパターニングがされ、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが設けられている。よって、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とにおいて独立に、電圧印加による液晶のＯＮ状態選択とＯＦＦ状態選択とが可能であり、それぞれ独立の液晶の配向変化が可能となっている。

したがって、図７（ａ）に示すように、液晶ディスプレイ３の偏光板７からの直線偏光２０１がＴＮ型液晶素子を利用した例である切替位相差板８に入射したとき、切替位相差板８の第一偏光領域３１の液晶１１６をＯＮ状態とし、液晶の配向変化を誘起することが可能である。そして、第二偏光領域３２の液晶１１６には電圧印加せず、ＯＦＦ状態とし、液晶の初期配向状態（９０度ツイスト配向）を維持することが可能である。
その結果、直線偏光２０１は旋光性の無い第一偏光領域３１をそのまま通過し、直線偏光２０２として位相差フィルム１２１に入射する。

そして、直線偏光２０１は、旋光性のある第二偏光領域３２で光軸が回転されて水平方向と平行な直線偏光２０３に変換され、位相差フィルム１２１に入射する。
そして、１／４波長板である位相差フィルム１２１の作用により、直線偏光２０２と直線偏光２０３は、それぞれ左回りの円偏光２０４と右回りの円偏光２０５に変換される。

次に、図７（ｂ）に示すように、液晶ディスプレイ３の偏光板７からの直線偏光２０６がＴＮ型液晶素子を利用した例である切替位相差板８に入射したとき、切替位相差板８の第一偏光領域３１の液晶１１６には電圧印加せず、ＯＦＦ状態とし、液晶の初期配向状態を維持する。そして、第二偏光領域３２では液晶１１６に電圧を印加して液晶をＯＮ状態とし、液晶の配向変化を誘起する。

その結果、直線偏光２０６は、旋光性のある第一偏光領域３１で光学軸が回転されて水平方向と平行な直線偏光２０７に変換され、位相差フィルム１２１に入射する。
そして、直線偏光２０６は旋光性の無い第二偏光領域３２をそのまま通過し、直線偏光２０８として位相差フィルム１２１に入射する。
そして、１／４波長板である位相差フィルム１２１の作用により、直線偏光２０７と直線偏光２０８は、それぞれ右回りの円偏光２０９と左回りの円偏光２１０に変換される。

次に、本実施形態の切替位相差板８の第二の例であるホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８の構成と作用について説明する。
図８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板８の第二の例であるホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８の構成と作用について説明する図である。

ホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８では、液晶パネル６における第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２のそれぞれに対応するように透明電極１１９、１２０のパターニングがされ、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが設けられている。よって、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とにおいて独立に、電圧印加による液晶のＯＮ状態選択とＯＦＦ状態選択とが可能であり、それぞれ独立に液晶の配向変化が可能となっている。

したがって、図８（ａ）に示すように、液晶ディスプレイ３の偏光板７からの直線偏光２１１がホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８に入射したとき、切替位相差板８の第一偏光領域３１の液晶１１６をＯＮ状態とし、液晶の配向変化を誘起することが可能である。そして、第二偏光領域３２の液晶１１６には電圧印加せず、ＯＦＦ状態とし、液晶の初期配向状態を維持することが可能である。

尚、このとき、ホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８は、上述のように、位相差の無い状態と、位相差が１／２波長である状態との二つの状態を切り替えて選択可能な位相差板として機能する。すなわち、ホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８では、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２の各偏光領域毎に位相差の無い領域と１／２波長板として作用する領域とを選択することが可能なように構成される。そして、液晶１１６の初期配向状態は平行配向である。加えて、その配向方向は、図８（ａ）に示す第二偏光領域３２に示された矢印の方向、および図８（ｂ）に示す第一偏光領域３１に示された矢印の方向である。すなわち、その配向方向は、水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）にある。よって、液晶１１６がＯＦＦ状態である図８（ａ）の第二偏光領域３２および図８（ｂ）の第一偏光領域３１は、光学軸が左上４５度の方向にある１／２波長板として機能する。

その結果、直線偏光２１１は位相差の無い第一偏光領域３１をそのまま通過し、直線偏光２１２として位相差フィルム１２１に入射する。
そして、直線偏光２１１は、位相差が１／２波長である第二偏光領域３２で光学軸が回転されて水平方向と平行な直線偏光２１３に変換され、位相差フィルム１２１に入射する。

そして、１／４波長板である位相差フィルム１２１の作用により、直線偏光２１２と直線偏光２１３は、それぞれ左回りの円偏光２１４と右回りの円偏光２１５に変換される。

次に、図８（ｂ）に示すように、液晶ディスプレイ３の偏光板７からの直線偏光２１６がホモジニアス型液晶素子を利用した切替位相差板８に入射したとき、切替位相差板８の第一偏光領域３１の液晶１１６には電圧印加せず、ＯＦＦ状態とし、液晶の初期配向状態を維持する。そして、第二偏光領域３２では液晶１１６に電圧を印加して液晶をＯＮさせ、液晶の配向変化を誘起する。

その結果、直線偏光２１６は、位相差のある第一偏光領域３１で光学軸が回転されて水平方向と平行な直線偏光２１７に変換され、位相差フィルム１２１に入射する。そして、直線偏光２１６は位相差の無い第二偏光領域３２をそのまま通過し、直線偏光２１８として位相差フィルム１２１に入射する。
そして、１／４波長板である位相差フィルム１２１の作用により、直線偏光２１７と直線偏光２１８は、それぞれ右回りの円偏光２１９と左回りの円偏光２２０に変換される。

次に、本実施形態の切替位相差板８の第三の例である強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８の構成と作用について説明する。
図９（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の切替位相差板８の第三の例である強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８の構成と作用について説明する図である。強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８では、異なる極性の電圧の印加により選択可能な二つの安定な液晶配向状態をそれぞれ利用する。

強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８では、液晶パネル６における第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２のそれぞれに対応して、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが設けられている。そして、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とでは、電圧印加時に液晶１１６が異なる方向の配向状態となるように配向膜１１７、１１８の配向処理がされている。

したがって、図９（ａ）に示すように、液晶ディスプレイ３の偏光板７からの直線偏光２２１が切替位相差板８に入射したとき、強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の液晶１１６に同時に電圧を印加して液晶の配向変化を誘起させることが可能である。そして、異なる方向の配向状態とすることが可能である。そして、この電圧印加時において、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２は、光学軸の方向がそれぞれ異なる１／２波長板として機能する。その場合、電圧印加時の液晶１１６の配向方向は、第一偏光領域３１において、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向である。一方、第二偏光領域３２においては、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）である。

したがって、液晶１１６への電圧印加時において、第一偏光領域３１では、光学軸が水平方向である１／２波長板として機能する。一方、第二偏光領域３２では、光学軸が水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）である１／２波長板として機能する。

その結果、直線偏光２２１は第一偏光領域３１をそのまま通過し、直線偏光２２２として位相差フィルム１２１に入射する。
そして、光学軸が水平方向から左上４５度の方向で位相差が１／２波長である第二偏光領域３２において、直線偏光２２１は、自身の光学軸が回転されて水平方向と平行な直線偏光２２３に変換され、位相差フィルム１２１に入射する。

そして、１／４波長板である位相差フィルム１２１の作用により、直線偏光２２２と直線偏光２２３は、それぞれ左回りの円偏光２２４と右回りの円偏光２２５に変換される。

次に、図９（ｂ）に示すように、液晶ディスプレイ３の偏光板７からの直線偏光２２６が、強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８に入射したとき、切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の液晶１１６に同時に上記と極性の異なる電圧を印加して液晶の配向変化を誘起させ、上記と異なる方向の配向状態とすることが可能である。

その結果、電圧印加時の液晶１１６の配向方向は、第一偏光領域３１において、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）である。一方、第二偏光領域３２においては、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向である。
したがって、液晶１１６への電圧印加時において、第一偏光領域３１では、光学軸が水平方向から左上４５度の方向（紙面の左上方４５度）である１／２波長板として機能する。一方、第二偏光領域３２では、光学軸が水平方向である１／２波長板として機能する。

その結果、光学軸が水平方向から左上４５度の方向で位相差が１／２波長である第一偏光領域３１において、直線偏光２２６は、自身の光学軸が回転されて水平方向と平行な直線偏光２２７に変換され、位相差フィルム１２１に入射する。一方、直線偏光２２６は第二偏光領域３２をそのまま通過し、直線偏光２２８として位相差フィルム１２１に入射する。
そして、１／４波長板である位相差フィルム１２１の作用により、直線偏光２２７と直線偏光２２８は、それぞれ右回りの円偏光２２９と左回りの円偏光２３０に変換される。

尚、強誘電性液晶素子を利用した切替位相差板８では、用いる透明電極１１９、１２０をパターニングせず、全面ベタ板状とし、液晶全面に電圧を印加する例として構成されている。しかしながら、透明電極１１９、１２０については、上記ＴＮ型液晶素子を利用した切替位相差板８のようにパターニングすることも可能である。そして、液晶全面に均一に電圧を印加して一時に液晶１１６の配向変化を誘起するのではなく、液晶１１６の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２のそれぞれに対して順次電圧を印加し、液晶１１６において順次配向状態を選択するようにすることも可能である。

次に本実施の形態の立体画像表示装置１の動作について説明する。
上述のように、本実施の形態の立体画像表示装置１は、立体画像の表示をする場合、一つのフレーム画像において右目用画像と左目用画像とを同時に表示する。そして、上述の光学手段である切替位相差板を用いて観察者の左右の目に画像を振り分けて立体画像を表示する方式をとる。その場合、全ての画像情報を表示するためには、まず表示画面の垂直方向に連続して並べられた全水平走査ラインを、各水平ライン毎に構成される第一画像形成領域と第二画像形成領域とに分割するか、または複数の水平ラインによってそれぞれ構成される第一画像形成領域と第二画像形成領域とに分割するのが有効である。

そして、第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示し、フレームの切り替えと適宜対応して左目用画像と右目用画像を表示する画像形成領域を所定の周期で入れ替える。そして、その画像形成領域の入れ替えと同時に、切替位相差板の第一偏光領域および第二偏光領域の位相差の状態を切り替える。こうした方法を用いることが全ての映像情報を表示し、また観察者が観賞するために有効である。

しかし、立体画像表示装置１において、上述のような液晶ディスプレイ３を用いた場合、図１０に示すように、フレーム画像の情報更新は、画面の上の水平ライン２３から下の水平ライン２３に向けて順次画面を上書き更新して行く。そのため、常に観察者には前の画像と次の新しい画像が同時に見えてしまう。その結果、観察者には本来右目で見るべき画像が左目で見えてしまうなど、クロストークが多く、立体画像の認識が難しいという問題を有している。尚、図１０は、一般的な液晶ディスプレイの表示方法を説明する図である。

このような問題に対し、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、第一の動作方法例として、バックライト２の点滅動作を導入し、フレーム画像の情報更新にかかるクロストークの低減を実現することが可能である。

図１１は、本実施の形態の立体画像表示装置１の第一の動作方法を説明する図である。

本実施の形態の立体画像表示装置１は、上述のように、バックライト２と、液晶ディスプレイ３と、光学手段である位相差板８とをこの順で備えるが、併せて制御装置１２を有し、これらが図示されない筐体に収容されている。そして、立体画像表示装置１は、上述のように、立体画像を観察しようとする観察者が使用する偏光メガネ１０を備えている。

制御装置１２は、液晶ディスプレイ３に対し、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に出力するよう指示する。この指示を受けて液晶ディスプレイ３では、構成部材である液晶パネル６の水平ライン毎に対応して設けられた第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにそれぞれ、例えば、右目用画像と左目用画像とを表示させる。そして同時に制御装置１２は切替位相差板８を制御し、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２に対応する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２における位相差状態を選択し制御する。

そして、フレーム切り替えに毎に、液晶パネル６と切替位相差板８とを制御し、その右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を交互に入れ替え、右目用画像と左目用画像がそれぞれ互い違いに配置されたフレーム画像を表示することが可能なようにされている。しかしながら、上述したクロストークを防止するため、制御装置１２が制御して、液晶ディスプレイ３において一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをするように制御し、上書き画像を少なくとも次の一フレーム期間表示させ、対応するように切替位相差板８を制御することができる。

その際、制御装置１２により、バックライト２の点滅を同時に制御する。すなわち、一つのフレーム画像を表示する期間はバックライト２を点灯させておき、そしてその前後にある、右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を入れ替えるフレームではバックライト２を消灯するか、または適当に輝度を低下させるように制御する。こうすることで、右目用画像と左目用画像の残像と画像領域の入れ替えに基づく上述のクロストークを、観察者５０に感知されなくすることが可能となる。

以上の動作方法をとることで、フレーム切り替えに対応してある定められた周期で右目用画像および左目用画像を形成する領域が入れ替わったとしても、観察者５０は確実に、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者５０は、画像領域の入れ替えに基づく上述のクロストークを感知すること無く、常に、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。

尚、上述のように、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをする場合、画像の入れ替え回数が減少し、液晶ディスプレイ３において可能な通常のフレーム周波数６０Ｈｚでは、表示画像のスムーズさが失われてしまう。また、バックライト２においては、フレーム毎に行われるバックライトの点滅が３０Ｈｚの周期で行われることになり、観察者に感知され、そのことに起因するフリッカーを観察者が感じる懸念がある。

したがって、液晶ディスプレイ３におけるフレーム周波数を向上させ、例えば、フレーム周波数は１２０Ｈｚ以上とすることが好ましい。そうすることにより、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをする場合でも、フレーム周波数６０Ｈｚに対応する立体画像の形成が可能となり、画像の切り替え可能な回数も多くなり、また、フリッカーが観察者によって感じられる懸念はない。さらに、上述のバックライト２の点滅に由来するフリッカーも観察者に感知されなくなる。したがって、本実施の形態の立体画像表示装置１により提供される表示画像も自然なものとなる。

また、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、制御装置１２によって制御される液晶ディスプレイ３におけるフレーム周波数を２４０Ｈｚとすることも可能である。その場合、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示し、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをし、さらにその次のフレームでは画像領域の入れ替えを行ない、またその後のフレームではそのままの上書きを行うようにするというようなパターンで、制御装置１２によって制御することが可能である。すなわち、フレーム毎に、液晶ディスプレイ３における右目用画像と左目用画像の表示領域の入れ替えとそのままの上書きとをその順番で繰り返すというパターンに従い、制御装置１２によって画像形成の制御をすることが可能である。

そのような周期での液晶ディスプレイ３上での画像形成を行う場合、フレーム周波数１２０Ｈｚに対応する立体画像の形成が可能となり、画像の切り替え可能な回数も多くなり、また、フリッカーが観察者によって感じられる懸念はない。また、バックライト２の点滅も１２０Ｈｚ周期で行なわれることになる。よって、ちらつきなどが観察者５０に感知される懸念はない。

また、液晶ディスプレイ３におけるフレーム周波数を２４０Ｈｚとする場合、フレーム切り替えによって一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、引き続く３回のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをするように制御装置１２によって制御し、上書き画像を次の３フレーム期間、液晶ディスプレイ３に表示させ、フレーム周波数６０Ｈｚに対応する立体画像の形成をすることも可能である。

その場合、最初の１フレーム期間である１／２４０秒間だけ、バックライト２を消灯させ、その後の上書き画像表示を行う、３フレーム期間である３／２４０秒間は、バックライト２を点灯させることができる。その場合、上述した、フレーム毎に、液晶ディスプレイ３における右目用画像と左目用画像の表示領域の入れ替えとそのままの上書きとを繰り返すというパターンに比べて、画像領域の入れ替え回数は減るものの、それに対応して、バックライトの消灯している期間も減らすことが可能となる。その結果、立体画像表示装置１における立体表示画像の輝度をより向上することが可能となる。

そして、そのとき、バックライト２の点滅も対応して６０Ｈｚ周期で行なわれることになる。よって、バックライト２の点滅に由来するフリッカーも観察者に感知される懸念は無い。
以上のように、液晶ディスプレイ３におけるフレーム周波数を１２０Ｈｚや２４０Ｈｚなど向上させることにより、自然で高画質な立体表示画像表示を楽しむことが可能となる。

また、上記した問題に対し、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、第二の動作方法例として、バックライト２の点滅動作を導入すること無く、高輝度を維持したままフレーム画像の情報更新にかかるクロストークの低減を実現することが可能である。
すなわち、液晶ディスプレイ３では、フレーム画像の情報更新に際し、液晶ディスプレイ３の画面の上側の水平ラインから下側の水平ラインに向けて順次画面を上書き更新して行くが、その更新と同期させて切替位相差板８の第一偏光領域３１と第二偏光領域３２の位相差状態を切り替えていくようにすることで、クロストークを低減することが可能となる。

図１２（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態の立体画像表示装置１の第二の動作方法を説明する図である。

図１１に示す本実施の形態の立体画像表示装置１の制御装置１２は、上述のように、液晶ディスプレイ３に対し、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に出力するよう指示する。そして、この指示を受けて液晶ディスプレイ３は、例えば、液晶ディスプレイ３を構成する液晶パネル６において以下のように画像形成を行う。すなわち、図１２（ａ）に示すように、垂直方向に連続して並べられた各水平ラインに対応して互い違いに設けられた第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにそれぞれ右目用画像と左目用画像とを表示させる。

そして同時に、図１２（ｂ）に示すように、制御装置１２は、切替位相差板８を制御し、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とに対応する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２において、右目用画像と左目用画像とが観察者５０の右目と左目それぞれに適切に感知されるように位相差状態を選択し制御する。

尚、図１２（ａ）において、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにおいて、矢印が示されている。この矢印はその向きが、出力される右目用画像と左目用画像の区別を表している。したがって、右目用画像を出力している場合は右向き矢印、左目用画像を出力している場合は、左向き矢印で表す。このことは、図１２（ｃ）および図１２（ｅ）でも同様である。

また、後に説明するように、図１２（ｃ）において矢印の表示されていない第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａは、右目用画像と左目用画像とを切り替えている最中であることを示している。
このことは、図１２（ｄ）についても同様であり、第一偏光領域３１ａと第二偏光領域３２ａでは、位相差状態の切り替えの最中であることを表している。

そして、フレーム切り替えに伴い、液晶パネル６と切替位相差板８とを制御し、その右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を交互に入れ替えるか上書きをし、右目用画像と左目用画像がそれぞれ互い違いに配置されたフレーム画像を表示するようにされている。

その場合、液晶パネル６においては、その右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を交互に入れ替えるに際し、図１２（ｃ）に示すように、画面の上の水平ラインから下の水平ラインに向けて順次画面を更新していく。図１２（ｃ）において、第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａは、右目用画像と左目用画像とを切り替えている最中である領域である。

このとき、制御装置１２による制御に従い、液晶パネル６における画面全体の入れ替えが終了するまで待つことはない。図１２（ｄ）に示すように、切替位相差板８においても連動して第一偏光領域３１の位相差状態と第二偏光領域３２の位相差状態の切り替えを行うことが可能である。
すなわち、液晶パネル６における画像形成のための走査信号に同期する信号の制御により、図１２（ｄ）に示すように、液晶パネル６における画面の更新にともなって、対応する切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位相差状態の切替制御を行う。

そして、図１２（ｅ）に示すように、液晶パネル６において全画面の画像の更新が終了した際には、図１２（ｆ）に示すように、同時に切替位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の全体での位相差状態の切り替えが終了している。

以上の動作方法をとることで、フレーム切り替えに対応してある定められた周期で右目用画像および左目用画像を形成する領域が入れ替わったとしても、観察者５０は常に右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者５０は、画像領域の入れ替えに基づく上述のクロストークを感知すること無く、常に、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
そして、立体画像表示装置１では、液晶パネル６で右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を入れ替えるフレームにおいてもバックライト２全体を消灯する必要はない。その結果、立体画像表示装置１では、常に明るい立体画像表示を得ることが可能となる。

また、スキャンニングバックライトの技術を併用することも可能である。すなわち、制御装置１２により制御され、切替位相差板８における第一偏光領域３１の位相差状態と第二偏光領域３２の位相差状態の切り替えに連動して、バックライトをスキャンすることが可能である。その場合、制御装置１２に制御され、切替位相差板８における位相差状態の切り替えの位置に合わせ、その部分でバックライトを消すようにする。その結果、明るさの減少を最低限に保ちながら、クロストークを抑えることが可能となる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

１ 立体画像表示装置
２ バックライト
３ 液晶ディスプレイ
５、７、４５ａ、４５ｂ 偏光板
６ 液晶パネル
８ 切替位相差板
１０ 偏光メガネ
１２ 制御装置
２１、２１ａ 第一画像形成領域
２２、２２ａ 第二画像形成領域
２３ 水平ライン
３１、３１ａ 第一偏光領域
３２、３２ａ 第二偏光領域
４１ 右目用メガネ部
４２ 左目用メガネ部
４３ａ、４３ｂ １／４波長板
５０ 観察者
１０１ 接着剤
１０４、１０５、１１４、１１５ 基板
１０６、１１６ 液晶
１１７、１１８ 配向膜
１１９、１２０ 透明電極
１２１ 位相差フィルム
１２２ ブラックマトリクス
２０１、２０２、２０３、２０６、２０７、２０８、２１１、２１２、２１３、２１６、２１７、２１８、２２１、２２２、２２３、２２６、２２７、２２８ 直線偏光
２０４、２０５、２０９、２１０、２１４、２１５、２１９、２２０、２２４、２２５、２２９、２３０ 円偏光
３００ パッシブ駆動型液晶表示素子
３０１ 下部電極
３０２ 上部電極
３１０ アクティブ駆動型液晶表示素子
３１１、３２１ 信号線
３１２、３２０ 走査線
３１３、３２３ アクティブ素子
３１４ 画素電極

Claims (14)

1. 画素を水平方向に配列してなる水平ラインを、垂直方向に複数並べて構成された液晶パネルと、前記液晶パネルを挟持する一対の偏光板とを有する液晶ディスプレイと、
   前記液晶ディスプレイの背面側に配置されたバックライトと、
   前記液晶ディスプレイの前面側に設けられた光学手段と、
   観察者が掛けて使用する偏光メガネと、
   前記液晶ディスプレイでの画像表示と前記光学手段の位相差状態とを制御する制御装置とを備えた立体画像表示装置であって、
   前記液晶ディスプレイは、第一画像形成領域と第二画像形成領域とを有し、前記制御装置で制御されて、前記第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するとともに、前記右目用画像と前記左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成されており、
   前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われ、
   前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、
   （１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、
   または、
   （２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
   前記光学手段は、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とにそれぞれ対応する範囲に、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、それぞれが異なる位相差状態を有するとともに、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、前記制御装置によりそれぞれの位相差状態が制御されるよう構成され、
   前記バックライトは、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて、前記制御装置によって、全体の点灯状態が制御されるよう構成されたものであるか、または前記第一偏光領域と前記第二偏光領域との間の位相差状態の入れ替えに対応するよう一部の点灯状態が制御されてスキャンニングをするよう構成されたものであることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 前記光学手段は、前記制御装置により制御されて、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とがそれぞれが異なる位相差状態を有するとともに、前記液晶ディスプレイでの前記右目用画像と前記左目用画像の入れ替えのタイミングに同期して、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域との間で位相差状態が入れ替わるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
3. 前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、前記液晶ディスプレイの立体画像の表示にかかる各水平ラインに対応していて、前記第一画像形成領域は水平奇数ラインに、前記第二画像形成領域は水平偶数ラインにそれぞれ対応しており、
   前記水平奇数ラインは右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記水平偶数ラインは他方の画像をそれぞれ表示し、
   これらの水平ラインは、
   （１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、
   または、
   （２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
   前記光学手段は、前記水平奇数ラインと前記水平偶数ラインとに対応する範囲に、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、それぞれが異なる位相差状態を有するとともに、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、前記制御装置により制御されて、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域との間で位相差状態が入れ替わるよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
4. 前記制御装置は、前記液晶ディスプレイの水平ライン毎に制御して当該液晶ディスプレイでの前記右目用画像と前記左目用画像の入れ替えを制御するとともに、当該水平ライン毎の制御と同期させて、当該制御にかかる液晶ディスプレイの水平ラインに対応する、前記光学手段の前記第一偏光領域または前記第二偏光領域の位相差状態の制御を行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
5. 前記光学手段は、対向する表面に透明電極が配設された一対の基板の間に液晶を挟持するとともに、前記液晶を挟持する基板の外側の面に位相差フィルムを設けて構成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
6. 前記光学手段の前記第一偏光領域と第二偏光領域との境界の少なくとも一部を遮光するよう、前記光学手段の前記一対の基板のうちの前面側の基板の前記液晶側の面に、遮光部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の立体画像表示装置。
7. 前記光学手段は、ＴＮ型液晶素子、ホモジニアス型液晶素子および強誘電性液晶素子よりなる群から選ばれるいずれか１つの液晶素子を利用して構成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
8. 前記光学手段を構成する基板は、ポリカーボネイトフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリエーテルスルホンフィルムおよびガラスクロス強化透明フィルムからなる群から選ばれるいずれか１つのフィルムを用いて構成されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
9. 前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
10. 画素を水平方向に配列してなる水平ラインを、垂直方向に複数並べて構成された液晶パネルと、前記液晶パネルを挟持する一対の偏光板とを有する液晶ディスプレイと、
    前記液晶ディスプレイの背面側に配置されたバックライトと、
    前記液晶ディスプレイの前面側に設けられた光学手段と、
    観察者が掛けて使用する偏光メガネと、
    前記液晶ディスプレイでの画像表示と前記光学手段の位相差状態とを制御する制御装置とを備えた立体画像表示装置であって、
    前記液晶ディスプレイは、第一画像形成領域と第二画像形成領域とを有し、前記制御装置で制御されて、前記第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するとともに、前記右目用画像と前記左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成されており、
    前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、
    （１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、
    または、
    （２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
    前記光学手段は、強誘電性液晶素子を利用して構成されたものであって、対向する表面にベタ板状の透明電極が配設された一対の基板の間に液晶を挟持するとともに、前記液晶を挟持する該基板の外側の面に位相差フィルムを設けて構成されたものであり、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とにそれぞれ対応する範囲に、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、それぞれが異なる位相差状態を有するように、該透明電極上に配向膜が形成され、電圧印加時に実現される該液晶の配向方向が異なる状態となるよう該第一偏光領域と該第二偏光領域毎に区分された条件で配向処理がされて、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに同期し、前記制御装置により前記第一偏光領域と前記第二偏光領域の位相差状態が制御されるよう構成されたことを特徴とする立体画像表示装置。
11. 前記光学手段の前記第一偏光領域と第二偏光領域との境界の少なくとも一部を遮光するよう、前記光学手段の前記一対の基板のうちの前面側の基板の前記液晶側の面に、遮光部が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の立体画像表示装置。
12. 前記光学手段を構成する基板は、ポリカーボネイトフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリエーテルスルホンフィルムおよびガラスクロス強化透明フィルムからなる群から選ばれるいずれか１つのフィルムを用いて構成されたものであることを特徴とする請求項１０または１１に記載の立体画像表示装置。
13. 前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
14. 前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１３に記載の立体画像表示装置。

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