JP5287723B2 - 液晶シャッターめがね - Google Patents

Description

本発明は、液晶シャッターめがねに関し、更に詳しくは、観察者が観察するディスプレイ上の表示画面に同期して、透過／遮蔽が制御される液晶シャッターめがねに関する。

時分割表示ディスプレイと液晶シャッターめがねとを組み合わせた表示システムの一例として、立体表示システムがある。図１３に、立体表示システムを例示する。立体表示システムは、例えば、時分割表示ディスプレイ（液晶表示装置）２０と、液晶シャッターめがね４１とで構成される。液晶表示装置２０には、右眼用画像と左眼用画像とが交互に表示される。液晶シャッターめがね４１は、右眼用液晶シャッター４１ａと左眼用液晶シャッター４１ｂとを有しており、液晶表示装置２０に表示される右眼用画像及び左眼用画像に同期して、右眼用液晶シャッター４１ａと左眼用液晶シャッター４１ｂとの透過／遮蔽を交互に切り替える。同図において、白で示したレンズは透過状態にあることを、黒で示したレンズは遮蔽状態であることを示す。右眼と左眼のシャッターを交互に切り替えることにより、観察者４２の右眼及び左眼には、液晶表示装置２０の右眼画像及び左眼画像がそれぞれ導かれる。液晶表示装置２０に表示する右眼用画像及び左眼用画像を、左右視差を考慮した画像とすることにより、観察者４２は、立体感を感じることができる。

また、時分割表示ディスプレイと液晶シャッターめがねとを組み合わせた表示システムとして、マルチビュー表示システムがある（例えば、特許文献１）。マルチビュー表示システムの構成は、図１３に示す立体表示システムと同様である。マルチビュー表示システムでは、液晶表示装置２０は、複数の観察者それぞれに向けた表示画像を順次表示する。複数の観察者が使用する液晶シャッターめがね４１は、対応する表示に同期して、透過／遮蔽を繰り返す。この様子を、図１４に示す。

図１４の例では、液晶表示装置２０は、観察者４２ａに対応する画像Ａ１、観察者４２ｂに対応する画像Ｂ１、観察者４２ｃに対応する画像Ｃ１、観察者４２ａに対応する画像Ａ２、観察者４２ｂに対応するＢ２、観察者４２ｃに対応するＣ２、．．．の順で、画像を表示する。観察者４２ａの液晶シャッターめがね４１は、画像Ａ１、Ａ２、．．．が表示されているときは透過状態とし、画像Ｂ１、Ｂ２、．．．、Ｃ１、Ｃ２、．．．が表示されているときは遮蔽状態とする。このようにすることで、観察者４２ａは、画像Ａ１、Ａ２、．．．を連続的に観察することができる。他の観察者４２ｂ、４２ｃについても、同様に、それぞれ対応する画像Ｂ１、Ｂ２、．．．及び、画像Ｃ１、Ｃ２、．．．が表示されているときに透過状態とし、その他の画像が表示されているときは遮蔽状態とする。このようにすることで、複数の観察者は、それぞれ異なる表示画像を見ることができる。

更に、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末のディスプレイを時分割表示ディスプレイとし、これを液晶シャッターめがねと組み合わせることで、液晶シャッターめがねの使用者のみが情報を見ることができる、秘匿性の高い携帯情報端末を実現することもできる。図１５に、この例を示す。情報携帯端末４３の時分割表示ディスプレイ４４は、例えば、画像Ａ、画像Ａの反転画像Ａ’、画像Ｂ、画像Ｂの反転画像Ｂ’、．．．．のように、１つの画像とその反転画像とを交互に表示し、且つ、複数の画像Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）を順次に表示する。この場合、液晶シャッターめがね４１を装着せずに表示画面を観察すると、画像Ａ及びＢはその反転画像により無彩色化され、めがねを装着しない観察者は、画像Ａ及び画像Ｂを認識することができない。しかし、１つの画像Ａ，Ｂの表示と同期して液晶シャッターめがね４１を透過状態に、その反転画像Ａ’，Ｂ’の表示と同期して液晶シャッターめがね４１を遮蔽状態にすることにより、液晶シャッターめがね４１を装着した観察者４２は画像Ａ及び画像Ｂを認識できる。従って、液晶シャッターめがね４１を使用した観察者４２のみが、表示を認識できる。

上記したような、液晶シャッターめがねを使用する表示システムでは、周囲光、すなわち、ディスプレイ以外からの光も液晶シャッターめがねにより透過又は遮蔽されるため、観察者は、周囲光によるちらつきを感じることになる。特に、蛍光灯のように、瞬間的な点滅を繰り返す照明下では、液晶シャッターめがねの透過／遮蔽の周期と照明の点灯周期がずれるために、ちらつき感が大きくなる。

特許文献２及び３は、液晶シャッターめがねを利用した場合のちらつき感を低減する技術を記載する。特許文献２の図２に記載されている立体画像認識装置では、表示面に直線偏光フィルターを配置したＣＲＴと、ＣＲＴ側から液晶封入ガラス板／直線偏光フィルターで構成された液晶シャッターめがねとを組み合わせている。この組み合わせでは、ＣＲＴからの表示光は偏光光となるため、液晶シャッターめがねの液晶封入ガラス板／直線偏光フィルターにより、表示光を透過又は遮蔽することができる。これに対して、周囲光（ＣＲＴ以外からの光）は偏光光ではないため、液晶シャッターめがねにより遮蔽されない。従って、ＣＲＴの表示領域に対する視野角範囲内のみ透過／遮蔽を切り替えることとなり、周囲光によるちらつき感を低減することが可能となる。特許文献３には、その図１に、特許文献２と同様な立体画像表示装置が記載されている。また、特許文献２及び特許文献３の図１と同様の効果を持つものとして、特許文献３の図２には、カラー受像置の前面に液晶セルが配置され、偏光めがねを使用する例が記載されている。

特許文献４には、裸眼ではその表示画面が視覚不能である特殊液晶パネルと、特殊液晶パネルの画面を可視化させる偏光フィルタを有する可視化手段を組み合わせた表示システムが記載されている。その可視化手段の１つとして、めがね越しの覗き込みを防止するため、めがねレンズの一部のみに偏光フィルターを有するめがねが記載されている（特許文献４の図８）。特許文献４と同様に、めがねレンズの一部を偏光フィルター、電子シャッター素子部材、電子シャッター、液晶調光層としためがねが、特許文献５〜８に記載されている。特許文献５では、表示画像以外の観察を容易にするため、画像をステレオ視する偏光めがねの一部を透過部としている。特許文献６では、電子シャッター素子部材の耐候性向上や視力補正用めがねとの併用のために、電子シャッター素子部材がステレオめがねのレンズプラスチックに埋め込まれ、めがねレンズの一部が電子シャッターとなっている。また、特許文献７には、その図１に、めがねレンズの一部が電子シャッターとされている例が記載されている。特許文献８では、強い光、まぶしさをカットすると共に、近くの文字を見やすくするために、めがねレンズの上半径を液晶調光層としている。

上記した特許文献は以下の通りである。
特開２００６−１８６７６８号公報 （第１−３頁） 特開２００２−８２３０７号公報 （第１−２頁、図２、図４、図５） 特開昭６２−１９１８１９号公報 （第１−３頁、図１、図２） 特開２００４−２８００４２号公報 （第１−２頁、図１Ａ、図２Ａ、図８） 特開平６−３２４２８７号公報 （第１頁、図２） 特開昭５７−１８８０１２号公報 （第１−３頁、図１） 特開２００２−１１６２１７号公報 （第３頁、図１） 特開平２−３０８２１４号公報 （第１−２頁、図２）

特許文献２及び特許文献３の図１に記載されている立体画像認識装置では、表示領域に対する視野角範囲内のみ透過／遮蔽を切り替える。このため、表示装置からの表示光は偏光光でなければならず、表示装置からの表示光が制限されるという問題点がある。また、自然光を表示光とする表示装置、例えばＣＲＴ，プラズマディスプレイ，有機ＥＬディスプレイ等を使用した場合には、表示装置の表示面に偏光フィルターが必要となる。従って、これらの表示装置で立体画像又はマルチビュー画像ではない通常の画像、すなわち、光シャッターや時分割表示の必要がない画像を表示した場合には、表示光が偏光フィルターにより減衰し、表示画像が暗くなるという問題点もある。

また、表示装置において観察者が良好な立体画像を得るためには、液晶シャッターめがねにおける偏光フィルターの偏光面と表示装置の表示面に配置される偏光フィルターの偏光面との角度を、所定の角度に維持しなければならない。これは、所定の角度からずれると、透過／遮蔽のコントラストが十分得られないためである。しかし、観察者は表示装置に必ずしも正対せず、また、観察者の体やめがねの傾き等により、表示装置に配置される偏光フィルターの偏光面と液晶シャッターめがねの偏光面とを、所定の角度を維持することは困難であるという問題点もある。また、特許文献３の図２に記載されている立体画像認識装置においても、特許文献２及び特許文献３の図１に記載されている立体画像認識装置と同様な問題点が生じる。

特許文献４に記載されているめがねは、シャッター機能を有さない偏光めがねであり、めがね越しの覗き込みを防止するために、めがねレンズの一部に偏光フィルターを有しており、周囲光により観察者が感じるちらつきとは関連がない。特許文献５では、めがねは表示画像以外の周囲を見易くするために、偏光めがねレンズの一部を透過部としており、特許文献８では同様な理由でレンズの上半径を液晶調光層としている。何れのめがねも、表示画像ではなく周囲の見やすさを得るためのめがねであり、特許文献４のめがねと同様に、周囲光により観察者が感じるちらつきとは関連がない。特許文献６のめがねは、電子シャッター素子部材がレンズ中に埋め込まれた構造で、電子シャッター素子部材の耐候性向上や視力補正用めがねとの併用を目的としており、周囲光により観察者が感じるちらつきとは関連がない。また、特許文献７においても周囲光により観察者が感じるちらつきに関する記載はない。

特許文献４〜８に記載されているめがねと同様に、めがねレンズの一部を液晶シャッターとした液晶シャッターめがねと、時分割表示ディスプレイとを組み合わせることにより、特許文献２、３と同様に、表示装置からの表示光は透過／遮蔽できる。この場合、周囲光の透過／遮蔽を抑制した立体画像認識装置も可能である。図１６Ａに、液晶シャッターめがねの側面を示し、図１６Ｂに、観察者と液晶シャッターめがねと時分割表示ディスプレイからの表示光との関係を示す。レンズ１１は、めがねフレーム２３によって支えられており、レンズ１１には、レンズ径よりも小さい径の液晶シャッター部４５が形成されている。液晶シャッター４５は、液晶セル１０と液晶セル１０を挟み込む一対の偏光層４９とから成る。この構成においては、レンズ１１と液晶シャッター４５とが、メガネの有効レンズ領域４６を構成する。

図１６Ｂに示すように、観察者４２は、中心付近の視野範囲４７で、時分割表示ディスプレイ２０を観察する。液晶シャッター４５の透過／遮蔽を、時分割表示ディスプレイ２０の表示画面に同期して制御することで、時分割表示ディスプレイ２０からの表示光２９の透過／遮蔽が制御可能である。一方、周囲の視野範囲４８からの周囲光２２、例えば蛍光灯２１からの光は、有効レンズ領域４６における液晶シャッター４５の形成部分を通らずに観察者４２に到達する。従って、観察者４２の眼には、液晶シャッター部４５の透過／遮蔽に関係なく、周囲光２２が入射することになり、ちらつきは低減できる。しかし、有効レンズ領域４６の一部を液晶シャッター部４５とした液晶シャッターめがねでは、周囲光２２がそのまま観察者４２の眼に入るため、観察者４２の眼の瞳孔が縮まり、観察者４２が時分割表示ディスプレイの表示を暗く感じるという新たな問題が生じる。

本発明は、観察者がちらつきを感じずに、かつ、時分割表示ディスプレイの表示を明るく感じることができる液晶シャッターめがねを提供することを目的とする。

本発明は、表示装置の観察者の視野角内に配置される液晶シャッターを備え、前記液晶シャッターが、入射光の透過又は遮蔽の制御が可能な有効シャッター領域と、該有効シャッター領域の外側に位置し、入射光の透過又は遮蔽の制御を行わず、入射光を減衰させる光減衰領域とを有することを特徴とする液晶シャッターめがねを提供する。

本発明の液晶シャッターめがねでは、表示装置の観察者が液晶シャッターめがねを用いて表示装置を観察する際に、ちらつきを感じず、かつ、時分割表示ディスプレイの表示を明るく感じることができる効果が得られる。

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利益は、図面を参照する以下の説明により明らかになる。

本発明の一実施形態の液晶シャッターめがねを示す正面図。 液晶シャッターめがねを側面から見た状態を示す側面図。 液晶シャッターの断面を示す断面図。 図４Ａは、液晶シャッターと、液晶シャッターに入射する光とを示す側面図、図４Ｂは、液晶シャッターめがねと時分割表示ディスプレイとの位置関係を示す模式図。 図５Ａ及び５Ｂは、立体表示システムにおける液晶シャッターめがねの動作例を示す正面図。 図６Ａ及び６Ｂは、マルチビュー表示システムにおける液晶シャッターめがねの動作例を示す正面図。 図７Ａ及び７Ｂは、それぞれ関連技術の液晶シャッターめがねで時分割表示ディスプレイを観察した例を示す模式図。 本発明の変形例の液晶シャッターめがねにおける液晶シャッターを示す断面図。 変形例の液晶シャッターめがねを示す正面図。 図１０Ａ及び１０Ｂは、跳ね上げ式の液晶シャッターめがねを示す側面図。 図１１Ａ及び１１Ｂは、跳ね上げ機構を拡大して示す斜視図。 図１２Ａ及び１２Ｂは、折りたたみ式の液晶シャッターめがねを示す側面図及び斜視図。 立体表示システムを例示する模式図。 マルチビュー表示システムにおける動作を示す模式図。 秘匿性の高い表示を行う動作を示す模式図。 図１６Ａは、関連技術の液晶シャッターめがねを示す側面図、図１６Ｂは、観察者と液晶シャッターめがねと時分割表示ディスプレイからの表示光との関係を示す模式図。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするために、全図を通して同様な要素には同様な符号を付して示す。図１は、本発明の一実施形態の液晶シャッターめがねを一般的なめがねに取り付けた状態で、その正面図を示している。液晶シャッターめがねは、右眼用液晶シャッター４５ａ、及び、左眼用液晶シャッター４５ｂを含む液晶シャッター４５と、信号受信機３０と、取付け部材（支持部材）３１とを有する。この液晶シャッターめがねは、観察者４２がめがねレンズ１１を通して観察する視野角範囲（有効レンズ領域）４６内に、液晶シャッター４５ａ，４５ｂを備える。

各液晶シャッター４５ａ、４５ｂは、以下に述べるように、入射光の透過又は遮蔽の制御が可能な有効シャッター領域と、この有効シャッター領域の外側に入射光を減衰させる光減衰領域とを有する。本実施形態の液晶シャッターめがねは、この液晶シャッターの構成により、観察者が液晶シャッターめがねを用いて表示装置を観察する際に、ちらつきを感じず、かつ、時分割表示ディスプレイの表示を明るく感じることができる。以下、詳細に説明する。

液晶シャッター４５ａ、４５ｂは、使用時には、取付け部材３１により、めがねレンズ１１を覆うように、めがねフレーム２３に取り付けられる。液晶シャッターめがねが取り付けられるめがねは、一般的なめがね、例えば視力補正用めがねである。めがねレンズ１１には、視力補正用レンズや素通しのガラス等を用いることができる。信号受信機３０は、液晶シャッターめがねと共に用いる時分割表示ディスプレイからの同期信号を受信する。液晶シャッターめがねと時分割表示ディスプレイとの間の通信には、赤外線やブルートゥース等の方式を用いることができる。信号受信機３０及び液晶シャッター４５ａ、４５ｂは、配線３３を介して外部回路・電源（図示せず）により駆動される。配線３３は、配線カバー３２内に収容されている。なお、図１では、信号受信機３０を、左右の液晶シャッター４５ａ、４５ｂの中間に配置しているが、液晶シャッター４５ａ、４５ｂの端に配置する構成でも構わない。取付け部材３１は、信号受信機３０や液晶シャッター４５ａ、４５ｂの配線３３を内蔵する。また、取付け部材３１は、めがね部への取り付けに際して、液晶シャッター４５ａ、４５ｂが、レンズ１１（観察者の眼）を覆うように位置調整する役割も有する。

図２に、液晶シャッターめがねをめがねに取り付けた状態を、横から見た図で示す。この例では、取付け部材３１（図１）を構成する取付け金具２４により、液晶シャッターめがねを、めがね１３のめがねフレーム２３に取り付けている。このような使用形態では、めがねレンズ１１、及び、レンズ１１を覆うように取り付けられた液晶シャッター４５が、めがねにおける有効レンズ領域４６を構成し、液晶シャッター４５は、取り外し可能な液晶シャッター１２を構成する。液晶シャッターめがねと共に用いるめがね１３は、観察者の手持ちのめがねでよい。

図３に、液晶シャッター部４５の断面を示す。液晶シャッター４５は、液晶セル１０と、液晶セル１０を両側から挟む一対の偏光層４９ａ、４９ｂとを有する。液晶セル１０は、一対の透明基板１９と、一対の透明基板１９間に封入された液晶層２６とを有する。液晶層２６には、ＴＮ型、ＶＡ型等のネマチック液晶材料を用いた液晶層や、ＳＳＦＬＣ型等のスメクチック液晶材料を用いた液晶層を使用することができる。一対の透明基板１９のそれぞれには、所定の方向にラビング処理された配向膜２８と、液晶層２６を駆動するための透明電極２７とが形成される。

液晶層２６は、シール材１８により、一対の透明基板１９間に保持される。シール材１８の屈折率と、透明基板１９の屈折率とは、ほぼ等しいことが好ましい。このようにすることで、周囲から、液晶セル１０のシール材を目立たなくすることができる。また、シール材１８を目立たなくするために、液晶シャッターの偏光層４９のうちの少なくとも一方で、液晶セル１０のシール材を覆うことも好ましい。

偏光層４９ａ、４９ｂは、入射光のうち、例えば所定の光透過軸方向の直線偏光を透過させる。偏光層４９ａ、４９ｂの光透過軸は、互いに直交する方向とする。液晶層２６には、例えばＴＮ型のネマチック液晶材料を用いる。液晶層２６におけるツイスト角は９０°とする。液晶層２６における偏光層４９ａ側の液晶配向方向は、偏光層４９ａの光透過軸とほぼ平行にする。また、液晶層２６における偏光層４９ｂ側の液晶配向方向は、偏光層４９ｂの光透過軸とほぼ平行とする。これら液晶の初期配向方向は、配向膜２８のラビング方向によって規定される。

液晶セル１０にて、透明電極２７間に印加される電圧が０Ｖ（電圧無印加）のときは、偏光層４９ｂ側を透過した光は、液晶層２６を通過する際に偏光方向が９０°変化し、偏光層４９ａを透過する。この状態が、「透過」状態である。一方、透明電極２７間に電圧を印加し、液晶分子を基板と垂直方向に立たせると、偏光層４９ｂを透過した光は、偏光方向を変化させずに液晶層２６を通過して、偏光層４９ａを透過できない。この状態が、「遮蔽」状態である。液晶シャッター部４５は、信号を何も印加しない状態で観察者の視界が遮られないようにするために、電圧無印加時に透過状態になるようにすることが好ましい。すなわち、ノーマリーホワイトとすることが好ましい。

液晶シャッター４５では、一対の偏光層４９ａ、４９ｂのうちの一方は、他方よりも小さい。図３では、観察者側の偏光層４９ａを、観察者とは反対側の、即ち時分割表示ディスプレイ側の偏光層４９ｂよりも小さくしている。この構成において、一方の偏光層４９ａは、入射光の透過又は遮蔽の制御が可能な有効シャッター領域を規定し、他方の偏光層４９ｂは、有効シャッター領域の外側の、入射光を減衰させる光減衰領域を規定する。

偏光層４９ｂは、例えば、液晶セル１０の全面に渡って形成する。好ましくは、図１に示すように、レンズ１１をほぼ全面的に覆うように形成する。偏光層４９ａは、それよりも小さく、例えば１．５〜２．０ｍｍφ程度の大きさで形成する。偏光層４９ａが配置される位置は、レンズの中央付近、つまり、観察者の眼の位置付近とすることが好ましい。液晶シャッター部４５で、透過／遮蔽が制御されるのは、２つの偏光層４９ａ、４９ｂの双方を透過する光のみとなるので、観察者の視野範囲のうちで、透過／遮蔽を繰り返す範囲、つまり、シャッターとして機能する有効シャッター領域は、一対の偏光層のうちで小さい方の偏光層４９ａの大きさで規定される。

図４Ａに液晶シャッター４５と、液晶シャッター４５に入射する光とを示し、図４Ｂに、液晶シャッターめがねと時分割表示ディスプレイとの位置関係を示す。なお、図１及び図２においては、めがね部のレンズ１１と液晶シャッター４５とを別体で構成したが、図４Ａ及び４Ｂにおいては、めがねフレーム２３に、直接に液晶シャッター４５を取り付けている。図４Ａでは、液晶シャッター４５がめがねの有効レンズ領域４６を規定する。このような、液晶シャッター４５が有効レンズ領域４６を規定する液晶シャッターめがねは、視力矯正の必要がない観察者に好適である。

図４Ｂにおいて、観察者が観察する視野範囲のうちの中央付近の視野範囲４７が、液晶シャッター４５により透過／遮蔽を繰り返す範囲である。観察者４２は、この中央付近の視野範囲４７で、時分割表示ディスプレイ２０からの表示光２９を観察する。液晶シャッター４５は、信号受信機３０（図１）が受信した時分割表示ディスプレイ２０からの同期信号に応じて、透過／遮蔽を繰り返す。観察者４２は、時分割表示ディスプレイ２０の表示に同期して透過／遮蔽を繰り返す液晶シャッターめがねを通して時分割表示ディスプレイ２０の表示画像を観察することにより、立体表示やマルチビュー表示の画像を観察することができる。これに対し、観察者４２の視野範囲のうちの周囲の視野範囲４８からの光（周囲光）２２は、一対の偏光層４９のうち大きい方の偏光層４９ｂのみを透過するため、液晶シャッター４５で遮蔽されることなく観察者４２に到達する。従って、液晶シャッター４５は、周囲の視野範囲４８からの周囲光２２に対しては、シャッターとして機能しないで、単に周囲光２２を減衰させる。

図５Ａ及び５Ｂに、立体表示システムにおける液晶シャッターめがねの動作例を示す。立体表示システムでは、時分割表示ディスプレイ２０には、右眼用画像と左眼用画像とが交互に表示される。液晶シャッターめがねは、左眼用画像が表示されるタイミングでは、左眼用液晶シャッター４５ｂを透過に制御し、右眼用液晶シャッター４５ａを遮蔽に制御する（図５Ａ）。このとき、観察者の右眼で遮蔽される部分は、偏光層４９ａに相当する部分である。従って、時分割表示ディスプレイ２０からの表示光２９は遮蔽されることになるものの、周囲の蛍光灯２１（図４Ｂ）などからの周囲光２２は遮蔽されずに、偏光層４９ｂを介して観察者の右眼に到達することになる。また、液晶シャッターめがねは、右眼用画像が表示されるタイミングでは、右眼用液晶シャッター４５ａを透過に制御し、左眼用液晶シャッター４５ｂを遮蔽に制御する（図５Ｂ）。このとき、観察者の左眼で遮蔽される部分は、左眼用液晶シャッター４５ｂ内の偏光層４９ａに相当する部分である。

図６Ａ及び６Ｂに、マルチビュー表示システムにおける液晶シャッターめがねの動作例を示す。立体表示システムでは、液晶シャッター４５は、左右交互に透過／遮蔽を繰り返す。これに対して、マルチビュー表示システムでは、液晶シャッター４５は、左右同時に透過（図６Ａ）と、左右同時に遮蔽（図６Ｂ）とを繰り返す。この場合も、立体表示システムの場合と同様に、時分割表示ディスプレイ２０からの表示光２９は透過／遮蔽を繰り返し、周囲光２２は、液晶シャッター４５で遮蔽されることなく、偏光層４９ｂを介して観察者４２に到達する。

図７Ａ及び７Ｂに、それぞれ関連技術の液晶シャッターめがねで時分割表示ディスプレイを観察した場合を示す。図７Ａに示す関連技術の液晶シャッターめがねでは、めがねの有効レンズ領域全体が液晶シャッターとなっている。このため、液晶シャッターが透過／遮蔽を繰り返すと、時分割表示ディスプレイ２０からの光だけでなく、蛍光灯２１からの周囲光２２やその他の周囲光も透過／遮蔽が繰り返されることになり、観察者４２はちらつきを感じる。一方、図７Ｂに示す関連技術の液晶シャッターめがねでは、液晶シャッター４５を有効レンズ領域４６よりも小さくし、中心付近の視野範囲４７で、透過／遮蔽を繰り返す。このようにすることで、ちらつき感は抑制できる。しかし、この構成では、周囲の視野範囲４８からの周囲光２２がそのまま観察者４２の眼に入るため、観察者４２の眼の瞳孔が縮まり、観察者４２が液晶表示装置２０の表示を暗く感じることになる。

上記に対し、本実施形態では、一対の偏光層４９のうちの一方の偏光層４９ａを他方の偏光層４９ｂよりも小さくしている。液晶シャッター４５は、一対の偏光層４９のうちの小さい方の偏光層４９ａにより規定された、表示光２９が入射する視野範囲４７内では透過／遮蔽を繰り返すが、周囲光、特に蛍光灯２１からの周囲光２２に対しては、透過／遮蔽の効果はない。従って、観察者４２が感じるちらつきを低減することができる。また、観察者４２の眼に入射する周囲の視野範囲４８からの周囲光２２（蛍光灯２１からの光やその他の周囲からの光）は、一対の偏光層４９のうちの大きい方の偏光層４９ｂによって減衰される。このため、観察者４２の眼に入る周囲光２２の光量は、図７Ｂに示す関連技術の液晶シャッターめがねを用いる場合に比して減少し、観察者４２の瞳孔は拡大しない。従って、本実施形態では、ちらつき感を抑えつつも、観察者は、時分割表示ディスプレイ２０の表示を、明るく感じることができる。

本実施形態では、液晶シャッターに必要な対となる偏光層４９が共に液晶シャッター自身に設けられている。このため、観察者４２が首を傾けて頭を斜めにして時分割表示ディスプレイ２０を観察したとしても、一対の偏光層４９の偏光面は、所定の角度に維持される。従って、時分割表示ディスプレイの表示面上に偏光層を設ける場合に比して、透過／遮蔽のコントラストを高めることができ、良好な表示を得ることができる。また、時分割表示ディスプレイ２０からの表示光２９を偏光光にする必要がなく、時分割表示ディスプレイ２０の表示光が自然光であっても、或いは、偏光光であっても、ちらつきの抑制が可能である。更に、時分割表示ディスプレイ２０に、自然光を表示光とする表示装置、例えばＣＲＴ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を使用し、液晶シャッターや時分割表示の必要がない通常の画像を表示した場合に、表示面上に偏光層を備えるタイプに比して、明るい表示を得ることができる。

上記のように、本実施形態では、一対の偏光層４９のうちの一方を他方よりも小さくする構成を採用した。これにより、中心付近の視野範囲からの光に対しては液晶シャッター４５をシャッターとして機能させ、周囲の視野範囲からの光に対しては液晶シャッター４５をシャッターとして機能させないこととした。しかし、これに代えて、液晶が駆動されるエリアを狭くすることでも同等の機能が実現できる。図８に、液晶の駆動エリアを狭くした液晶シャッターの断面を示す。図８では、液晶層２６を挟んで対向する透明電極２７のうちの一方（観察者側の透明電極２７ａ）を、他方（時分割表示ディスプレイ側の透明電極２７ｂ）よりも小さくしている。また、一対の偏光層４９の大きさは、相互に等しくしている。この構成により、偏光層４９が光減衰領域を規定し、透明電極２７ａが有効シャッター領域を規定する液晶シャッターが得られる。

図８に示す構成の液晶シャッターを有する液晶シャッターめがねの正面図を、図９に示す。一対の透明電極２７のうちの大きい方の透明電極（図８では時分割表示ディスプレイ側の透明電極２７ｂ）は、めがねの有効レンズ領域４６とほぼ同じ大きさで形成する。一方、小さい方の透明電極（図８では観察者側の透明電極２７ａ）は、レンズの中央付近に、例えば１．５〜２．０ｍｍφ程度の大きさで形成する。信号受信機３０は、図１における信号受信機３０と同様である。

図８に示す液晶シャッターでは、液晶層２６のうちで、透明電極２７ａと、透明電極２７ｂとが重なっている部分の液晶が駆動される。例えば、液晶シャッターをノーマリーホワイトとした場合、電圧無印加で透過、電圧印加で遮蔽となる。このとき、透明電極２７ａと透明電極２７ｂとが重ならない領域では、透明電極２７ａと透明電極２７ｂとに電圧が印加されても液晶が駆動されない。従って、その領域は常に透過状態となり、シャッターとして機能しない。このため、図８に示す構成においては、透過／遮蔽を繰り返すシャッターとして機能する視野範囲は、一対の透明電極２７のうちの小さい方の透明電極２７ａの大きさで規定される。

図８において、透明電極２７ａで規定される透過／遮蔽を繰り返す中央付近の視野範囲４７にて、観察者が時分割表示ディスプレイを観察することで、観察者は、前述の場合と同様に、周囲光によるちらつきを感じず、時分割表示ディスプレイの表示を見ることができる。また、図８に示す構成においても、周囲の視野範囲４８から観察者の眼に入る光は、偏光層４９を透過した光であるため、観察者は、時分割表示ディスプレイの表示を明るく感じることができる。更に、一対の偏光層４９は、所定の位置関係を保つため、透過／遮蔽のコントラストが十分にある良好な表示画像を得ることができる。つまり、一対の透明電極２７のうちの一方を他方より小さくする構成を採用する場合も、一対の偏光層４９のうちの一方を他方よりも小さくする場合と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、液晶シャッターをめがねに取り付ける例（図２）、及び、液晶シャッターをめがねのレンズ部とする例（図４Ａ）について説明したが、これら以外にも、種々の構成が可能である。図１０Ａ及び１０Ｂに、液晶シャッターを跳ね上げ式とする例を示す。この例では、液晶シャッター４５を跳ね上げ機構２５を介してめがね１３のフレーム２３に取り付け、液晶シャッター４５を、跳ね上げ式液晶シャッター１５とする。時分割表示ディスプレイにて、立体表示画像又はマルチビュー画像を観察する際（液晶シャッター使用時）には、跳ね上げ式液晶シャッター１５がレンズ１１を覆うようにする（図１０Ａ）。また、時分割表示ディスプレイにて通常の画像を観察する際や時分割表示ディスプレイを観察しないときには（液晶シャッター未使用時）、跳ね上げ式液晶シャッター１５を跳ね上げる（図１０Ｂ）。

図１１Ａ及び１１Ｂに、跳ね上げ式液晶シャッター１５を拡大して示す。なお、これらの図では、跳ね上げ式液晶シャッター１５のうちの左眼用液晶シャッター４５ｂ付近を拡大して示している。本構成では、液晶シャッターが、めがねフレームに取り付けられ、観察者の視野角内に位置する使用位置と、観察者の視野角外に位置する不使用位置との間で回転可能である。詳しくは、液晶シャッター４５ｂは、回転機構３４を２つ有する取付け金具２４（図１０における跳ね上げ機構２５）により、めがね１３のフレーム２３に取り付けられる。時分割表示ディスプレイにて立体画像又はマルチビュー画像を観察する際には、液晶シャッター４５がレンズ１１を覆うように、取付け金具２４を、めがねフレーム２３からまっすぐに延ばす（図１１Ａ）。液晶シャッター４５ｂが不要なときは、回転機構３４を回転させることで、液晶シャッター４５ｂを、上方へ跳ね上げる（図１１Ｂ）。この状態では、液晶シャッターが取り付けられた液晶シャッターめがねを、通常のめがねとして使用可能である。なお、液晶シャッターは、必ずしも、めがねレンズのフレームに支持する必要はなく、図示のように、めがねレンズなしで、単独で用いてもよい。

図１２Ａ及び１２Ｂに、液晶シャッターを支持するフレームを折りたたみ式にする例を示す。この例では、液晶シャッター部４５を、ベンド５０及びヒンジ５１を有する折りたたみ機構を介してめがね１３のフレーム２３に取り付け、液晶シャッター部４５を、折りたたみ式液晶シャッター１６とする。液晶シャッター未使用時には、折りたたみ式液晶シャッター１６を耳５２の後方に置いておく（図１２Ａ）。液晶シャッター使用時には、折りたたみ機構により、折りたたみ式液晶シャッター１６がレンズ１１を覆うようにする（図１２Ｂ）。なお、液晶シャッターは、必ずしも、めがねレンズのフレームに支持する必要はなく、めがねレンズなしで、単独で用いてもよい。

液晶シャッター４５を、めがね部と別体とする構成では、液晶シャッターを使用しない時に、液晶シャッター１２（図２）、１５（図１０Ａ）、１６（図１２Ａ）をレンズ１１の前に配置しないことで、外見上、液晶シャッターめがねが通常のめがねと同様に見える。このため、周囲の人からの視線を集めにくいという利点がある。また、液晶シャッター４５を、跳ね上げ式（図１０Ａ）、折りたたみ式（図１２Ａ）とする場合は、液晶シャッター使用時に、簡単、かつ、迅速に、液晶シャッター４５をレンズ１１の前方に配置できる。

液晶シャッターめがねにて、液晶シャッターめがねを駆動するための回路や電源は、液晶シャッターめがねと一体化することもできる。また、信号受信機３０は、回路・電源と共に、液晶シャッターめがねと別体とすることもできる。液晶シャッター４５を構成する偏光層４９には、液晶セル１０における液晶層の液晶駆動方式などに応じて、直線偏光層、円偏光層や、円偏光に１／４波長板を加えたものを利用することができる。更に、液晶シャッター４５が、視野角補償フィルム（位相差層）を有する構成とすることもできる。

本発明を特別に示し且つ例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は、その実施形態及びその変形に限定されるものではない。当業者に明らかなように、本発明は、添付のクレームに規定される本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

本出願は、２００７年１０月４日出願に係る日本特許出願２００７−２６１１５５号を基礎とし且つその優先権を主張するものであり、引用によってその開示の内容の全てを本出願の明細書中に加入する。

Claims (9)

1. 表示装置の観察者の視野角内に配置される液晶シャッターを備え、
   前記液晶シャッターが、入射光の透過又は遮蔽の制御が可能な有効シャッター領域と、該有効シャッター領域の外側に位置し、入射光の透過又は遮蔽の制御を行わず、入射光を減衰させる光減衰領域とを有することを特徴とする液晶シャッターめがね。
2. 前記液晶シャッターは、液晶セル並びに該液晶セルを相互間に挟む第１及び第２の偏光層を有し、前記第１の偏光層が前記有効シャッター領域を規定し、前記第２の偏光層が、前記第１の偏光層よりも大きく、前記光減衰領域を規定する、請求項１に記載の液晶シャッターめがね。
3. 前記液晶シャッターは、液晶層並びに該液晶層を挟む第１及び第２の透明電極を含む液晶セルと、該液晶セルを相互間に挟む第１及び第２の偏光層とを有し、前記一対の透明電極のうちの他方が、前記一方の透明電極よりも小さく、前記有効シャッター領域を規定する、請求項１記載の液晶シャッターめがね。
4. めがねレンズと、前記液晶シャッターとを別体に形成したことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶シャッターめがね。
5. 前記液晶シャッターが、めがねレンズのフレームに支持されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶シャッターめがね。
6. 前記液晶シャッターが、フレームに取り付けられ、観察者の視野角内に位置する使用位置と、観察者の視野角外に位置する不使用位置との間で回転可能であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶シャッターめがね。
7. 前記液晶シャッターが、折りたたみ可能なフレームに支持されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶シャッターめがね。
8. 前記液晶セルにおけるシール材の屈折率が、前記液晶セルを構成する基板の屈折率とほぼ等しいことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶シャッターめがね。
9. 前記第１及び第２の偏光層のうちの少なくとも一方が、前記液晶セルにおけるシール材を覆っていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の液晶シャッターめがね。

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