JP5332961B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、投影画像を観測者に立体的に認識させることが可能な電気光学装置及び電子機器の技術分野に関する。

スクリーン上に画像投影する電気光学装置の例として、観察者の左右の目に対応する別々の画像を交互に表示することにより、観測者に投影画像を立体的に認識させるものがある。この種の電気光学装置の一つの原理方式として、互いに直交する偏光軸を有する２種類の画像を交互に投影しつつ、夫々の画像に対応する偏光方向を有する偏光板を左右に配置することにより構成された偏光メガネを装着した観測者が、投影画像を観察するものがある。この方式によれば、観測者が左右の目に夫々取り込んだ画像を脳内で合成することにより、投影画像を立体的に認識することができる。

例えば特許文献１では、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）に対応する３枚の液晶パネルの各々に偏光切り替え素子を設けることによって、立体画像をカラー表示する技術が開示されている。

特開平７―２７０７８０号公報

互いに直交する偏光軸を有する２種類の画像を投影するためには、予め偏光軸が統一された表示光を、偏光軸を切り替えるためのデバイスに透過させる必要がある。特許文献１では、３枚の液晶パネルからの光成分を合成することで表示光が形成されるため、液晶パネルの枚数分だけ偏光を切り替えるためのデバイスを複数配置する必要があるとされている。そのため、電気光学装置を構成する部品填数が多くなり、製造コストや製品のサイズの増大を招いてしまうという問題点がある。また、偏光を切り替えるためのデバイスが複数存在するため、液晶パネルと偏光切り替え用のデバイスの動作タイミングが好適になるように同期制御することが困難になってしまうという問題点もある。

本発明は例えば上記問題点等に鑑みてなされたものであり、コンパクトなサイズで高品位なカラー立体画像を表示可能な電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。

本発明に係る電気光学装置は上記課題を解決するために、互いの出射光を合成することによってカラー画像を表示可能な複数の第１電気光学パネルと、前記複数の第１電気光学パネルの各々からの出射光を透過させつつ、該透過された出射光の各々の偏光軸を揃える偏光軸補正手段と、前記偏光軸補正手段からの出射光の偏光軸を、互いに交差する方向に所定のタイミングで切り替える偏光軸切り替え手段とを備える。

本発明に係る電気光学装置は、互いに交差する偏光軸を有する２種類の画像を交互に投影することが可能である。この投影された２種類の画像を、例えば左右の目の位置に対応するカメラで撮影した画像など、観察者の左右の目で視認される２種類の画像としておけば、夫々の画像に対応する偏光板を左右に配置して構成された偏光メガネを装着した観測者によって観察されることにより、立体的に認識することができる。尚、表示される立体画像は、静止画及び動画を問わない。互いに交差する二つの偏光軸は、典型的には若しくは理想的には直交するが、立体表示に悪影響が及ばない程度であれば、直交からずれてもかまわない。

複数の第１電気光学パネルは、互いの出射光を合成することによって、カラー画像を表示することができる。ここで、複数の第１電気光学パネルは、典型的には、ＲＧＢに対応する３枚の電気光学パネルであってもよいし、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（キー）に対応する４枚の電気光学パネルであってもよい。また、夫々単板でカラー表示が可能な複数の電気光学パネルであってもよい。

第１電気光学パネルは、例えば液晶パネルであり、例えば、画素スイッチング用のトランジスタ、データ線、走査線及び画素電極等が形成された素子基板と、対向電極が形成された対向基板との間に、液晶などの電気光学物質を挟持することによって構成される。電気光学パネルの駆動方式は種々の態様が考えられるが、例えば、画像信号がデータ線及び画素電極間に電気的に接続されたトランジスタがオンオフされることによって、予め規定されるタイミングで、データ線からトランジスタを介して画素電極に供給される、所謂アクティブマトリクス方式による駆動方式を適用することが可能である。尚、電気光学パネルは透過型又は反射型を問わず、光源から入射された光を画像信号に対応する出射光として出力する。

偏光軸補正手段は、複数の第１電気光学パネルの各々からの出射光を透過させつつ、該透過された出射光の各々の偏光軸を揃える。ここで、「偏光軸を揃える」とは、出射光の夫々の偏光軸が完全に同一方向に一致させられた状態の他に、当該電気光学装置の正常な動作において観測者に立体的に画像を認識させるための２種類の画像を形成する際に、悪影響を殆ど或いは全く与えない程度に揃えられた（つまり、偏光軸の方向が一致する状態に近づけられた）状態をも含む広い趣旨である。例えば、３枚の第１電気光学パネルからの出射光の偏光方向が互いに異なる場合には、２枚の第１電気光学パネルの偏光方向を、残り１枚の第１電気光学パネルの偏光方向に揃えてもよいし、３枚の第１電気光学パネルの偏光方向をいずれの偏光方向とも異なる他の方向に揃えてもよい。また、３枚の第１液晶パネルのうち２枚の第１電気光学パネルの出射光の偏光方向が予め一致している場合には、残り１枚の第１液晶パネルの偏光方向を該２枚の第１電気光学パネルの偏光方向に揃えてもよいし、逆に予め偏光方向が一致している２枚の第１電気光学パネルの偏光方向を、残り１枚の第１電気光学パネルの偏光方向に揃えてもよい。

尚、偏光軸補正手段に夫々の液晶パネルからの光成分を入射させる際には、偏光軸補正手段の前段において、複数の第１電気光学パネルからの出射光の光路上にプリズム等を配置することにより、予め複数の第１電気光学パネルからの複数の出射光を一の光束にまとめるとよい。このようにすると、一の偏光軸補正手段によって、複数の第１電気光学パネルからの出射光の偏光軸をまとめて揃えることが可能となる。すると、偏光軸補正手段を第１電気光学パネルの各々に設ける必要がなくなるため、偏光軸補正手段の部品填数の削減を図ることができるので、製造コストの削減と製品サイズのコンパクト化を両立することができる。

尚、上述の例のように、偏光軸補正手段によって特定の色に対応する出射光の偏光方向を変化させる場合には、特定の波長を有する光の偏光軸のみを変化させる波長依存性或いは波長選択性のあるデバイスを、偏光軸補正手段として用いるとよい。このようなデバイスとしては、後に詳述するが、例えばカラーリンク社製波長選択性偏光ローテーター・カラーセレクト（登録商標）などを用いることができる。

偏光軸切り替え手段は、偏光軸補正手段からの出射光の偏光軸を、互いに交差する方向に所定のタイミングで切り替える。前述の偏光軸補正手段によって、予め偏光軸の揃えられた複数の第１電気光学パネルからの出射光は、偏光軸切り替え手段によって、所定のタイミングで偏光軸を切り替えられることによって、観測者の左右の目に対応する、互いに交差する偏光軸を有した２種類の画像を、例えばスクリーン上に投影することができる。

第１電気光学パネルには、例えば画像信号供給回路などの画像信号供給手段から、上述の２種類の画像に対応する画像信号が予め規定された一定又は不定のタイミングで供給される。本発明における「所定のタイミングで切り替える」とは、このような画像信号の供給タイミングに同期するように、偏光軸を切り替えることを広く意味する趣旨である。即ち、観測者の左右の目に対応する２種類の画像が、互いに直交する偏光軸を有するように偏光軸切り替え手段の切り替えタイミングを制御すればよい。

特許文献１では、偏光軸を切り替えるための偏光切り替え素子が液晶パネル毎に存在するため、同期制御すべきパラメータが多く、その制御が困難である。これに対し、本発明に係る電気光学装置では、第１電気光学パネル毎に偏光軸切り替え手段を設ける必要がないため、このような同期制御に関する煩わしさは軽減又は解消させる。つまり、偏光軸切り替え手段に対する入射光の偏光軸を所定のタイミングで切り替えるというシンプルな制御を行うだけで、高品位な画像を表示することが可能である。

偏光軸切り替え手段は、例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を基板間に挟持した液晶パネルなどの電気光学パネルとして形成される。この場合、第１液晶パネルと同様に、例えば、画素スイッチング用のトランジスタ、データ線、走査線及び画素電極等が形成された素子基板と、対向電極が形成された対向基板との間に、液晶などの電気光学物質を挟持することによって構成するとよい。

以上説明したように、本発明に係る電気光学装置によれば、コンパクトなサイズで高品位なカラー画像を表示可能な電気光学装置を実現することができる。

本発明の電気光学装置の一の態様では、前記複数の第１電気光学パネルは、表示画像に対応する画像信号を供給する画像信号供給手段を有しており、該画像信号供給手段は、前記所定のタイミングの直後から所定の期間において、黒表示に対応する画像信号を供給する。

偏光軸切り替え手段は、互いに交差するように偏光軸を切り替える。ここで、偏光軸切り替え手段が、上述の例のように、液晶などの電気光学物質を基板間に挟持した電気光学パネルとして形成されている場合、偏光軸の切り替えは、例えば表示光が透過する透過領域に配線された走査線を、有限の時間をかけて順次走査することによって行われる。このように偏光軸の切り替えに、有限な時間を要する場合が考えられる。仮に、偏光軸切り替え手段の切り替え動作（即ち、透過光の偏光軸を切り替える動作）の途中に、表示光が透過してしまうと、偏光軸切り替え手段からの出射光の偏光軸が、一に定まらない可能性が考えられる。すると、例えば、本来、右目用の画像となるべき画像に左目用の画像が混入するなど、左目用の画像と右目用の画像とが混在してしまい、投影画像の画質の低下や、更にひどい場合には、観測者が画像を立体的に認識することが困難になってしまう。

本態様に係る電気光学装置では、偏光軸切り替え手段の切り替え動作が行われる所定の期間において、画像信号供給手段から黒表示に対応する画像信号を供給することによって、このような問題を解決することができる。つまり、偏光軸切り替え手段からの出射光の偏光軸が、一に定まらない可能性がある所定の期間において投影画像を黒表示することにより、仮に互いに交差する偏光軸を有する画像が互いに混入したとしても、この期間において表示される画像は黒表示であるので、立体画像に対して影響を与えない。言い換えれば、左右の画像を切り替えるタイミングに対応する所定の期間において黒表示を行うことで、観測者の左右の目に対応する２種類の画像を明確に分離することができる。

「所定の期間」は、偏光軸切り替え手段の切り替え動作が行われる期間（即ち、偏光軸切り替え手段からの出射光の偏光軸が、一に定まらない可能性がある期間）を意味する。尚、現実的には、所定の期間は、偏光軸切り替え手段の切り替え動作に要する期間に加え、若干のマージンをとって設定することが好ましい。但し、黒表示がなされる所定の時間が長くなると、その分、本来の投影画像の表示時間が短くなるので、画質が低下する（例えば暗くなる）要因となりうる。従って、黒表示を行うべき「所定の期間」の長さは、これらの要素を勘案して投影画像の画質が最良となるように、理論的、実験的或いはシミュレーションによって予め設定しておくことが好ましい。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記偏光軸補正手段への入射光が一の光束になるように、前記複数の第１電気光学パネルの各々の出射光を屈折させるプリズムを備える。

この態様によれば、例えば、偏光軸補正手段の前段において、複数の第１電気光学パネルの光成分の光路上にプリズムを配置することで、夫々の光成分が偏光軸補正手段に入射する前に、プリズムによって一の光束にまとめられる。即ちプリズムは、典型的には、ダイクロイックミラー面を有する、合成プリズム或いはダイクロイックプリズムとして機能する。すると、偏光軸補正手段は、当該一の光束について偏光軸を揃えればよいので、偏光軸補正手段を複数の第１電気光学パネル毎に設ける必要がなくなる。その結果、部品填数の削減を図ることができるので、製造コストの削減と製品サイズのコンパクト化を両立することができる。なお、このようなプリズムに代えて、複数のダイクロイックミラーを組み合わせて構成される合成光学系を採用することも可能である。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記偏光軸切り替え手段は、ＴＮ液晶分子を含んでなる第２電気光学パネルである。

この態様によれば、偏光軸切り替え手段は、ＴＮ液晶を基板間に挟持した液晶パネルなどの電気光学パネルである。この場合、第１液晶パネルと同様に、例えば、画素スイッチング用のトランジスタ、データ線、走査線及び画素電極等が形成された素子基板と、対向電極が形成された対向基板との間に、液晶などの電気光学物質を挟持することによって構成することができる。

上述の偏光軸切り替え手段が第２電気光学パネルである態様では、前記複数の第１電気光学パネルにおける表示画像の更新タイミングと、前記所定のタイミングとが同期するとよい。

この態様によれば、第１電気光学パネルの表示画像の書き換えタイミングに合わせて、偏光軸切り替え手段としての第２電気光学パネルの走査タイミングを同期することによって、左目用の画像と右目用の画像とが混在することを効果的に抑制することができる。その結果、投影される立体画像の画質を効果的に向上させることが可能となる。尚、走査タイミングの同期に関する具体例としては、第１及び第２電気光学パネルのフィールド周波数を同じに揃えることが好ましい。第１及び第２電気光学パネルで、共通のクロック信号及び共通のトリガ信号を用いれば、このように同期させることは容易である。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記カラー画像を拡大又は縮小して投影させるための投影レンズを備える。

この態様では、表示光を投影レンズに透過させることによって、例えば画像が表示されるスクリーン面に拡大又は縮小して投影することができる。この場合、投影レンズは、第１電気光学パネル及び偏光軸補正手段間、偏光軸補正手段及び偏光軸切り替え手段間、並びに偏光軸切り替え手段及びスクリーン面間のいずれに配置されていてもよい。

上述の投影レンズを有する態様では、前記投影レンズからの出射光が前記偏光軸補正手段及び前記偏光軸切り替え手段を透過してもよい。

この態様では、投影レンズは、第１電気光学パネル及び偏光軸補正手段間に配置されることによって、投影レンズからの出射光が偏光軸補正手段及び偏光軸切り替え手段を透過するように構成されている。

また上述の投影レンズを有する態様では、前記偏光軸切り替え手段からの出射光が前記投影レンズを透過してもよい。

この態様では、投影レンズは、偏光軸切り替え手段及び例えば画像が投影される面であるスクリーン面間に配置されることによって、偏光軸切り替え手段からの出射光が投影レンズを透過するように構成されている。尚、投影レンズは、第１電気光学パネル、偏光軸補正手段及び偏光軸切り替え手段と一体的に組み合わされていてもよいし、これらに後付けで取り付けられるように構成されていてもよい。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（但し、その各種態様も含む）を備える。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、高品質な表示を行うことが可能な、投射型の液晶プロジェクタ等の各種電子機器を実現できる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

本実施形態に係る液晶プロジェクタの全体構成を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶プロジェクタの偏光切替えユニットを透過する各段階における、クロスプリズムからの出射光が有する偏光軸を模式的に示す概念図である。 本実施形態に係る液晶プロジェクタによる投影画像を、観測者が観測する際に使用する偏光メガネの使用形態を表わす模式図である。 本実施形態に係る液晶プロジェクタの液晶ライトバルブに格納された液晶パネルの構成を示す平面図である。 図４のＨ−Ｈ´断面図である。 本実施形態に係る液晶プロジェクタの液晶ライトバルブに格納された液晶パネルの概略構成を示すブロック図である。 本実施形態における液晶プロジェクタの偏光軸切り替えパネルの透過領域における立体的な構成を表す斜視図である。 本実施形態に係る液晶プロジェクタの偏光軸切り替えパネルの概略構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る液晶プロジェクタの動作に関して、液晶パネル及び偏光軸切り替えパネルに入出力される各制御信号のタイミングチャートである。 変形例に係る液晶プロジェクタの動作に関して、液晶パネル及び偏光軸切り替えパネルに入出力される各制御信号のタイミングチャートである。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明に係る電気光学装置を適用した電子機器の一例である投影型の液晶プロジェクタを例に説明する。
＜液晶プロジェクタの構成＞
先ず、本実施形態に係る液晶プロジェクタの全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る液晶プロジェクタの全体構成を模式的に示す断面図である。

図１において、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１１００は、ＲＧＢ用の３枚の液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂを用いた複板式カラープロジェクタとして構築されている。液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂの各々は、液晶パネル１が液晶プロジェクタ１１００の外壁に固定するための所定の保持ケースに格納されて構築されている。尚、液晶パネル１は、本発明における「第１電気光学パネル」の一例である。

図１に示すように、液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から光源光が発せられると、２枚のミラー１１０６、２枚のダイクロイックミラー１１０８及び３つの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１１３によって、光源光はＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ及びＢに分けられる。各々の光成分は、対応する液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。尚、この際、光路における光損失を防ぐために、光路の途中にレンズを適宜設けてもよい。そして、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成分は、クロスプリズム１１１２により単一の光束に合成された後、偏光軸切り替えユニット１１１４に入射する。

偏光軸切り替えユニット１１１４は、本発明における「偏光軸補正手段」の一例たるカラーセレクトパネル１１１４ａと、本発明における「偏光軸切り替え手段」の一例たる偏光軸切り替えパネル１１１４ｂとを含んで構成されている。偏光軸切り替えユニット１１１４を透過した出射光は、投影レンズ１１１５を透過した後、スクリーン１１２０にカラー映像として拡大投影される。

尚、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１１００では、投影レンズ１１１５は偏光軸切り替えユニット１１１４を透過した出射光を拡大投影する例を示しているが、液晶プロジェクタ１１００への要求仕様に応じてスクリーン１１２０に縮小して投影させてもよい。或いは、複数の投影レンズ１１１５を備え、それらを切り替え可能なように構成することによって、拡大投影及び縮小投影の両者が可能なように構成してもよい。

また、本実施形態における変更切り替えユニット１１１４は、その出射光が投影レンズ１１１５に入射するような位置に（即ち液晶プロジェクタ１１００内において投影レンズ１１１５よりも内部側に）配置されているが、逆に投影レンズ１１１５からの出射光が偏光切り替えユニット１１１４に入射するように（即ち図１における偏光切り替えユニット１１１４と投影レンズ１１１５との位置を逆に）配置してもよい。この場合、偏光切り替えユニット１１１４は、液晶プロジェクタ１１００本体と一体的に構成されていてもよいし、本体に脱着可能な取り付け部品として構成されていてもよい。このように偏光切り替えユニット１１１４をプロジェクタ本体に後付け可能な取り付け部品として構成すると、一般的に流通する種々のプロジェクタに取り付けることによって、実質的に本発明に係る電気光学装置を極めて容易に実現することができるので、極めて実用的である。

本実施形態では、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂ及び１００Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８及び偏光ビームスプリッタ１１１３によって、ＲＧＢの各原色に対応する光成分が入射するので、ＲＧＢ用の３枚の液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂの夫々にカラーフィルタを設ける必要はない。尚、偏光ビームスプリッタ１１１３を用いない場合には、逆に、ＲＧＢ用の３枚の液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂの夫々にカラーフィルタを設けてもよい。

液晶プロジェクタ１１００は、左目用の画像と、右目用の画像とを所定のタイミングで交互にスクリーン１１２０に投影することにより、偏光メガネを装着した観察者が、投影画像を立体的に認識できるように構成されている。尚、左目用の画像及び右目用の画像を切り替えるタイミングや、観測者が装着する偏光メガネの具体的な態様については、後述する。

ここで、図２を参照して、偏光軸切り替えユニット１１１４を透過する各段階における、クロスプリズム１１１２からの出射光の偏光軸について、具体的に説明する。図２は、偏光切替えユニット１１１４を透過する各段階における、クロスプリズム１１１２からの出射光が有する偏光軸を模式的に示す概念図である。

クロスプリズム１１１２からの出射光は複数の液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂからの光成分が合成されている。本実施形態では、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂのうち、液晶ライトバルブ１００Ｒ及び１００Ｂからの光成分は同じ方向（Ｘ方向）の偏光軸を有しているが、液晶ライトバルブ１００Ｇからの光成分は、液晶ライトバルブ１００Ｒ及び１００Ｂからの光成分に対して９０度異なる方向（Ｙ方向）の偏光軸を有している。そのため、ＲＧＢの光成分が合成されたクロスプリズム１１１２からの出射光は、Ｘ方向及びＹ方向に偏光軸を有している。

このように複数の方向に偏光軸を有するクロスプリズム１１１２からの出射光は、偏光軸切り替えユニット１１１４の一部として組み込まれているカラーセレクトパネル１１１４ａを透過することによって、その偏光軸を一の方向に揃えることができる。このような偏光軸の統一は、特定の色に対応する光成分について、偏光軸の方向を所定の角度だけ変化させる特性を有するデバイスを、カラーセレクトパネル１１１４aとして用いることで実現することができる。カラーセレクトパネル１１１４aに適したデバイスとしては、例えば、カラーリンク社製の波長選択性偏光ローテーター・カラーセレクト（登録商標）が挙げられる。この製品は、特定の波長を有する光成分の偏光軸を、予め設定された所定の角度だけ変化させるという特性を有しており、カラーセレクトパネル１１１４aとして好適に機能する。

本実施形態では、液晶ライトバルブ１００Ｇからの光成分は、Ｘ方向の偏光軸を有する液晶ライトバルブ１００Ｒ及び１００Ｂの光成分に対して、９０度ずれたＹ方向の偏光軸を有している。そのため、液晶ライトバルブ１００Ｇからの光成分に対応する波長を有する光に対して、偏光軸を９０度回転させる特性を有するデバイスを、カラーセレクトパネル１１１４aとして用いている。その結果、複数の偏光軸を有するクロスプリズム１１１２からの出射光は、カラーセレクトパネル１１１４aを透過することによって、その偏光軸を揃えることができる。上述の特許文献１では、ＲＧＢに対応する複数の液晶パネル１００の各々に、偏光軸を揃えるための偏光切り替え素子を配置する必要があったが、本実施形態では一つのカラーセレクトパネル１１１４ａを配置するのみで、偏光軸を揃えることが可能である。その結果、液晶プロジェクタ１１００を構築するための部品の填数を少なく抑えることができ、製造コストの削減に貢献することができる。

カラーセレクトパネル１１１４ａからの出射光は、カラーセレクトパネル１１１４ａと共に偏光軸切り替えユニット１１１４の一部を構成する偏光軸切り替えパネル１１１４ｂに入射する。偏光軸切り替えパネル１１１４ｂは、カラーセレクトパネル１１１４ａからの出射光の偏光軸を互いに直交する方向（即ちＸ方向とＹ方向）に所定のタイミングで交互に切り替える。ここで、図２（a）及び（ｂ）は、夫々左目用の画像及び右目用の画像に対応する表示光の偏光軸を模式的に示す概念図である。Ｙ方向の偏光軸を有するカラーセレクトパネル１１１４ａの出射光は、あるタイミングでは偏光切り替えパネル１１１４ａを透過することによって偏光軸がＸ方向に切り換えられる（図２（ａ）参照）。また、別のタイミングでは、偏光軸はＹ方向のまま維持される（図２（ｂ）参照）。このように偏光軸切り替えパネル１１１４ｂを制御することによって、互いに直交する方向の偏光軸を有する、左目用の画像と右目用の画像とに夫々対応した表示光を形成することが可能となる。

続いて、前述の液晶プロジェクタ１１００によってスクリーン１１２０に投影された映像を観測する際に、観測者が装着する偏光メガネについて説明する。ここで、図３は、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１１００による投影画像を、観測者が観測する際に使用する偏光メガネの使用形態を表わす模式図である。観測者は、図３に示す偏光メガネ２０００を介してスクリーン１１２０に投影された画像を観測することによって、投影画像を立体的に認識することができる。

偏光メガネ２０００は、左目用レンズ２１００と右目用レンズ２２００とが、フレーム２３００に固定されることによって構成されている。左目用レンズ２１００は、左目用の画像の偏光軸と同じ方向の偏光方向（即ちＸ方向）を有する偏光板から形成されている。一方、右目用レンズ２２００は、右目用の画像の偏光軸と同じ方向の偏光方向（即ちＹ方向）を有する偏光板から形成されている。その結果、左目用の画像に対応する表示光は偏光軸と同じ偏光方向を有する左目用レンズ２１００を透過することができるが、偏光軸と異なる偏光方向を有する右目用レンズ２２００は透過することができない。逆に右目用の画像に対応する表示光は、偏光軸と同じ偏光方向を有する右目用レンズ２２００を透過することができるが、偏光軸と異なる偏光方向を有する左目用レンズ２１００は透過することができない。

このように、左目用レンズ２１００及び右目用レンズ２２００の透過光は、偏光メガネ２０００を透過することによって、夫々、観測者の左目及び右目のみに入射することになる。その結果、偏光メガネ２００を装着した観測者は、左目用の画像と右目用の画像とを夫々左右の目で別々に認識することができ、スクリーン１１２０に投影された画像を立体的に認識することが可能となる。
＜液晶パネルの構成＞
続いて、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに格納されている液晶パネル１の構造について図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態における液晶ライトバルブ１００に格納された液晶パネル１の構成を示す平面図であり、図５は、図４のＨ−Ｈ´断面図である。

図４及び図５に示すように、液晶パネル１において、ＴＦＴアレイ基板１０は対向基板２０と互いに対向するように配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に設けられたシール材５２により相互に接着されている。

図４において、シール材５２の内側に並行して、遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。画像表示領域１０aの周辺のうち、シール材５２の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１、及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。サンプリング回路７は、この一辺に沿ったシール材５２よりも内側に、額縁遮光膜５３に覆われるように設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿ったシール材５２の内側に、額縁遮光膜５３に覆われるように設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐために、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿って、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する位置に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができるように構成されている。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、外部回路接続端子１０２と、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、上下導通端子１０６等とを電気的に接続するための引回配線９０が形成されている。

図５において、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａには、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。また、画像表示領域１０ａの周辺には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４及びサンプリング回路７を夫々構成する駆動回路用のＴＦＴや引回配線９０等が作りこまれた積層構造が形成される。

ＴＦＴアレイ基板１０に形成された画素電極９ａ上には、図不示の配向膜が形成されている。他方、対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上には、遮光性材料からなるブラックマトリクス２３が形成されている。そして、ブラックマトリクス２３上に、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａに対向するように形成されている。対向電極２１上には図不示の配向膜が形成されている。また、本実施形態における液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。

尚、ここでは図示を省略しているが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４の他に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。

次に、図６を参照して、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに格納された液晶パネル１の電気的な構成について説明する。図６は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに格納された液晶パネル１の概略構成を示すブロック図である。

液晶パネル１は、画像表示領域１０ａ、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４を含んで構成されている。表示光が射出される画像表示領域１０ａでは、液晶層５０に対して駆動電圧をオンオフ制御することによって画像表示が行われる。画像表示領域１０ａには、ｎ本（ｎは２以上の自然数）の走査線３ａがＸ（行）方向に延在して形成され、ｍ本（ｍは２以上の自然数）のデータ線６ａがＹ（列）方向に沿って延在して形成されている。そして、走査線３ａとデータ線６ａとの各交差に対応して画素部１４がマトリクス状に配列されている。

コントローラ４００は、クロック信号ＣＬＫ、垂直走査信号ＶＳＹＮＣ、水平走査信号ＨＳＹＮＣ及び画像信号ＤＡＴＡを外部から取得する。そして、コントローラ４００は、これらの取得した信号に基づいて、走査側スタートパルスＤＹ、走査側転送クロックＣＬＹ、データ転送クロックＣＬＸ及び画像データ信号Ｄｓとを生成する。走査側スタートパルスＤＹは、走査側（Ｙ側）に対する走査の開始タイミングで出力されるパルス信号である。走査側転送クロックＣＬＹは、走査側（Ｙ側）の走査タイミングを規定するクロック信号である。データ転送クロックＣＬＸは、データ線駆動回路１０１へデータを転送するタイミングを規定する信号である。画像データ信号Ｄｓは、画像信号ＤＡＴＡに対応する電圧信号である。

走査線駆動回路１０４は、コントローラ４００から、走査側スタートパルスＤＹ及び走査側転送クロックＣＬＹを取得することにより、画像表示領域１０ａにおける走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎを順次出力する。走査線駆動回路１０４は、例えばシフトレジスタから構成されており、コントローラ４００から供給される走査側スタートパルスＤＹを走査側転送クロックＣＬＹに従って、走査線３ａを順次駆動、つまり線順次方式によって駆動する。尚、本実施形態では線順次方式で走査線３ａを駆動する例を便宜上示しているが、他の駆動方式を用いて走査線を駆動してもよい。

データ線駆動回路１０１は、コントローラ４００から、データ転送クロックＣＬＸ及び画像データ信号Ｄｓを取得し、画像表示領域１０ａのデータ線６ａに対してデータ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、…、ｄｍを出力する。具体的には、データ線駆動回路１０１は、ある水平走査期間において画像データ信号Ｄｓをデータ線６ａの本数に相当するｍ個順次ラッチした後、ラッチしたｍ個の画像データ信号Ｄｓを、次の水平走査期間において、それぞれ対応するデータ線６ａにデータ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、…、ｄｍとして一斉に供給するものである。
＜偏光軸切り替えパネルの構成＞
次に、図７を参照して、本実施形態における偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの構成について説明する。図７は、本実施形態における偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの透過領域１１０ａにおける構成を表す斜視図である。ここで、透過領域１１０ａとは、カラーセレクトパネル１１１４ａからの出射光が透過可能な領域である。

偏光軸切り替えパネル１１１４ｂは、２枚の基板間に液晶層が挟持された構成を有している点において、液晶パネル１と共通の構造を有している。即ち、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂもまた、液晶パネルの一種である。ここでは、偏光切替えパネル１１１４ｂの構造について、主に液晶パネル１と相違する点について主に説明する。

偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの透過領域１１０ａにおいて、素子基板１１０及び対向基板１２０上には、夫々、走査電極１０９ａ及び対向電極１２１が形成されている。走査電極１０９ａには、走査電極駆動ドライバ２０４が電気的に接続されることにより、その電位が制御される。図７では説明の便宜上の都合から走査電極１０９ａの詳細な形状について図示を省略しているが、実際には、後述する図８に示すように、走査電極１０９ａはＸ方向に延びた形状を有するｎ本の複数の電極に分割されており、走査電極駆動ドライバ２０４は、分割された夫々の走査電極１０９ａについて電圧を印加することができる。対向電極１２１は対向基板１２０上にベタ状に形成されている。ここで、対向電極１２１には接地線１７０が電気的に接続されることにより、その電位が０Ｖに保持されている。尚、走査電極１０９ａ及び対向電極１２１は、例えばＩＴＯ等の透明材料からなる。

偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの透過光の偏光軸は、素子基板１１０及び対向基板１２０間に挟持して封入された液晶層１５０の配向状態に依存する。液晶層１５０の配向状態は、素子基板１１０上に形成された走査電極１０９ａ及び対向基板１２０上に形成された対向電極１２１間の電位差によって生ずる電界によって制御される。

液晶層１５０は、ＴＮ液晶を含んでなる。そのため、走査電極１０９ａ及び対向電極１２１間の電界がオフ状態の場合は、ＴＮ液晶分子の配向方向が、素子基板１１０側と対向基板１２０側とにおいて９０度ねじれているため、偏向軸切り替えパネル１１１４ｂを透過する表示光の偏向軸は、９０度変更されることとなる（図７（ａ）を参照）。一方、走査電極１０９ａ及び対向電極１２１間の電界がオン状態にある場合には、ＴＮ液晶分子の配向状態が基板間に生ずる電界によって変更されるので、偏向軸切り替えパネル１１１４ｂを透過した表示光の偏向軸は変更されない（図７（ｂ）を参照）。

尚、液晶層１５０を構成するＴＮ液晶分子は駆動電圧に対する応答性が速いものが好ましい。仮に、応答性が遅いと透過光の偏向軸の切り替えタイミングを精度よく制御することが困難になるため、左目用の画像と右目用の画像との切り分け制度が低下し、画質が低下してしまうからである。

続いて、図８を参照して、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの電気的な構成について説明する。図８は、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの概略構成を示すブロック図である。偏光軸切り替えパネル１１１４ｂは、透過領域１１０ａ及び走査電極駆動ドライバ２０４を含んで構成されている。

偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの切り替え動作は、コントローラ４００によって制御される。ここで、コントローラ４００は、図６において示した液晶パネル１におけるコントローラ４００と共用するものである。

偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの透過領域１１０ａには、ｎ本（ｎは２以上の自然数）の走査電極１３ａがＸ（行）方向に延在して形成されている。走査電極１０９ａの電位は、電気的に接続された走査電極駆動ドライバ２０４によって印加電圧値を制御可能である。この印加電圧値の具体的な制御については、後に詳述する。

コントローラ４００は、クロック信号ＣＬＫ及び垂直走査信号ＶＳＹＮＣを取得し、走査側スタートパルスＤＹ及び走査側転送クロックＣＬＹを生成する。走査電極駆動ドライバ２０４は、コントローラ４００から、走査側スタートパルスＤＹ及び走査側転送クロックＣＬＹを取得することにより、ｎ本の走査電極１０９ａに対応する駆動電圧Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…、Ｌｎを順次出力する。走査電極駆動ドライバ２０４は、例えばシフトレジスタから構成されており、コントローラ４００から供給される走査側スタートパルスＤＹを走査側転送クロックＣＬＹに従って、駆動電圧を順次出力する。尚、本実施形態では線順次方式で駆動電圧Ｌｎを出力する例を便宜上示しているが、他の駆動方式を用いてもよい。
＜液晶パネル及び偏光軸切り替えパネルの制御＞
続いて図９を参照して、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１１００の動作に関して、液晶パネル１及び偏光軸切り替えパネル１１１４ｂに入出力される各制御信号の観点から説明する。図９は、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１１００の動作に関して、液晶パネル１及び偏光軸切り替えパネル１１１４ｂに入出力される各制御信号のタイミングチャートである。

図９（１）は、液晶パネル１の走査線駆動回路１０４及び偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの走査電極駆動ドライバ２０４に対して供給される走査側スタートパルスＤＹの供給タイミングを表わしている。走査側スタートパルスＤＹが走査線駆動回路１０４に供給されると、液晶パネル１では、走査線駆動回路１０４がｎ本の走査線３ａに対し走査信号Ｇｎの供給を開始する。一方、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂでは、走査側スタートパルスＤＹが走査電極駆動ドライバ２０４に供給されると、走査電極駆動ドライバ２０４は、ｎ本の走査電極１０９ａに対して駆動電圧Ｌｎの供給を開始する。

図９（２）は、液晶パネル１の走査線駆動回路１０４及び偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの走査電極駆動ドライバ２０４に対して供給される走査側転送クロックＣＬＹの供給タイミングを表わしている。本実施形態における走査側転送クロックＣＬＹは、オンとオフの２値の電圧値を一定周期で交互に供給する。走査側スタートパルスＤＹが供給されると、走査側転送クロックＣＬＹに同期して、走査線駆動回路１０４はｎ本の走査線３ａに対して走査信号Ｇｎを順次供給すると共に、走査電極駆動ドライバ２０４は、ｎ本の走査電極２０９ａに対して駆動電圧Ｌｎを順次供給する。

図９（３）は、液晶パネル１の走査線駆動回路１０４の走査信号Ｇｎの供給タイミングを表わしている。コントローラ４００から走査側スタートパルスＤＹが供給された後、走査側転送クロックＣＬＹの半周期毎に、走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、・・・・Ｇｎが順次走査線３aに供給される。ｎ本の走査線３ａの各々に対し、１フィールド期間中に一通り走査信号Ｇｎが供給されると、次の走査側スタートパルスＤＹの供給タイミングを待って、再びｎ本の走査線３ａに対し走査信号Ｇｎが供給される。

図９（４）は、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの走査電極駆動ドライバ２０４の駆動電圧Ｌｎの供給タイミングを表わしている。コントローラ４００から走査側スタートパルスＤＹが供給された後、第１フィールド期間では、走査側転送クロックＣＬＹの半周期毎に、＋Ｖの値を有する駆動電圧Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、・・・・Ｌｎが順次走査電極１０９ａに供給される。ｎ本の走査電極１０９ａの各々に対し、１フィールド期間中に一通り＋Ｖの駆動電圧Ｌｎが供給されると、次の走査側スタートパルスＤＹの供給タイミングを待って、第１フィールド期間が終了する。第２フィールド期間では、再びｎ本の走査電極１０９ａに対しゼロの駆動電圧Ｌｎが供給される。ｎ本の走査電極１０９ａの各々に対し、１フィールド期間中に一通りゼロの駆動電圧Ｌｎが供給されると、次の走査側スタートパルスＤＹの供給タイミングを待って、第２フィールド期間が終了する。このように、ｎ本の走査電極１０９ａに対して駆動電圧Ｌｎをフィールド期間毎にオンオフ制御することにより、液晶層１５０の配向状態を変更することができる。

尚、第３フィールド期間では、再び駆動電圧Ｌｎがオン状態にされるが、第１フィールド期間とは逆極性で印加されている。これは、一方の極性を有する駆動電圧Ｌｎを供給し続けると、液晶層１５０に焼き付きが生じることによって、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの寿命が縮まってしまうことを防止するためである。尚、第４フィールド期間では、第２フィールド期間と同様にゼロの駆動電圧Ｌｎが順次供給される。

ここで、駆動電圧Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、・・・・Ｌｎの供給タイミングは、液晶パネル１における走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、・・・・Ｇｎの供給タイミングに対し、走査側転送クロックＣＬＹの反周期分だけ遅延している。この遅延は、液晶パネル１及び偏光軸切り替えパネル１１１４ｂに封入されている液晶の反応速度が異なるなどの要因によって、左目用の画像と右目用の画像とが混在してしまうことを防ぐために設けているものである。そのため、遅延期間の長さは、液晶パネル１及び偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの特性を考慮して、左目用の画像と右目用の画像とを投影するための、互いに９０度異なる偏光軸を有する表示光が形成されるように、実験的又は理論的に求めたり、シミュレーションによって算出することによって決定するとよい。

以上説明したような制御を繰り返すことによって、液晶パネル１と偏光軸切り替えパネル１１１４ｂとを駆動させることで、互いに９０度異なる偏光軸を有する、左目用の画像と右目用の画像とを好適に加工することが可能となる。

尚、本願では液晶パネル１における走査線３ａと偏光軸切り替えパネル１１１４ｂにおける走査電極１０９ａの本数が同じ例について説明しているが、液晶パネル１における走査線３ａと偏光軸切り替えパネル１１１４ｂにおける走査電極１０９ａの本数は異なっていてもよい。但し、この場合は、液晶パネル１と偏光軸切り替えパネル１１１４ｂのフィールド周波数が同期するように、走査線駆動回路１０４及び走査電極駆動ドライバ２０４を制御するとよい。例えば、液晶パネル１と偏光軸切り替えパネル１１１４ｂのフレーム周期が同じになるように走査線駆動回路１０４及び走査電極駆動ドライバ２０４を制御することが好ましい。
＜変形例＞
続いて、図１０を参照しながら、上述の実施形態の変形例について説明する。図１０は、変形例に係る液晶プロジェクタ１１００の動作に関して、液晶パネル１及び偏光軸切り替えパネル１１１４ｂに入出力される各制御信号のタイミングチャートである。本変形例に係る液晶プロジェクタ１１００は、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの切り替え動作が行われるフィールド期間において、液晶パネル１の画像表示領域１０ａに黒表示がなされる点で上述の実施形態と異なっている。

図１０に示すように、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂが駆動電圧Ｌｎを変更することによって、表示光の偏光軸の切り替え動作を行う第１及び第３フィールド期間においては、液晶パネル１のデータ線駆動回路１０１にから各データ線６ａに供給される画像データ電圧Ｄｓをハイレベルに設定することにより、液晶パネル１の画像表示領域１０ａに黒表示をする。一方、表示光の偏光軸の切り替え動作を行なわれない第２及び第４フィールド期間では、投影画像に対応する画像データ電圧Ｄｓが液晶パネル１のデータ線駆動回路１０１に供給される。

このように、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂによって表示光の偏光軸の切り替えが行われるフィールド期間において、液晶パネル１の画像表示領域１０ａに黒表示をするによって、左目用の画像と右目用の画像とが混じることを効果的に防止することができる。つまり、表示光の偏光軸の切り替えが行われる際には、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂの透過領域１１０ａは、駆動電圧Ｌｎがすでに供給された領域と、まだ供給されていない領域が混在する。これらの領域間においては、液晶層１５０の配向状態が異なるため、表示光の配向軸が一に規定することができない。そこで、本変形例では、偏光軸切り替えパネル１１１４ｂによる表示光の偏光軸の切り替え動作が確実に完了した後で、表示画像を投影することにより、左目用の画像と右目用の画像とが混じることを効果的に防止することができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 液晶パネル、 １００ 液晶ライトバルブ、 １１１０ 液晶プロジェクタ、 １１１２ クロスプリズム、 １１１４ 偏光軸切り替えユニット、 １１１４ａ カラーセレクトパネル、 １１１４ｂ 偏光軸切り替えパネル、 １１１５ 投影レンズ、 １１２０ スクリーン、 ２０００ 偏光メガネ

Claims (7)

1. 第１の方向に偏光軸を有し、第１の色に対応する光成分を有する第１の光を出射する第１の電気光学パネルと、
   前記第１の方向と交差する第２の方向に偏光軸を有し、前記第１の色とは異なる第２の色に対応する光成分を有する第２の光を出射する第２の電気光学パネルと、
   前記第１の方向に交差する第２の方向に偏光軸を有し、前記第１の色と前記第２の色とは異なる第３の色に対応する光成分を有する第３の光を出射する第３の電気光学パネルと、
   前記第１の光と前記第２の光と前記第３の光とを合成して出射する光学手段と、
   前記光学手段からの出射光が入射され、前記出射光に含まれる前記第１の光の偏光軸を前記第２の方向に揃えて出射する偏光軸補正手段と、
   前記偏光軸補正手段からの出射光の偏光軸を、互いに交差する方向に所定のタイミングで切り替える偏光軸切り替え手段と
   を備えることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記第１の電気光学パネルと前記第２の電気光学パネルと前記第３の電気光学パネルとは、表示画像に対応する画像信号を供給する画像信号供給手段を有しており、
   該画像信号供給手段は、前記所定のタイミングの直後から所定の期間、黒表示に対応する画像信号を供給することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記光学手段は、前記偏光軸補正手段への入射光が一の光束になるように、前記第１の光と前記第２の光と前記第３の光とを屈折させるプリズムを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記偏光軸切り替え手段は、ＴＮ液晶分子を含んでなる電気光学パネルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記第１の電気光学パネルと前記第２の電気光学パネルと前記第３の電気光学パネルとにおける表示画像の更新タイミングと、前記所定のタイミングとが同期することを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
6. 前記偏光軸補正手段は、前記第１の色に対応する波長を有する光の偏光軸を回転させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電気光学装置を備える電子機器。

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