JP5468647B2 - 立体表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体表示装置に係り、視差分割方式の立体表示装置の技術に関する。

立体表示装置は、左眼画像と右眼画像とを表示することで、立体像を表示することができる。この左眼画像および右眼画像の表示方法に関して、種々の方法が実現されているが、空間分割方式と時分割方式とに大別される。ここでは、空間分割方式の１種である視差分割方式の立体表示装置について説明する。

視差分割方式の立体表示装置には、パララックスバリアまたはレンチキュラレンズシートが配置されている。これにより、液晶パネルから表示される左眼画像および右眼画像は、それぞれ分割された結像点で結像される。左眼画像の結像点に視覚者の左眼が、右眼画像の結像点に視覚者の右眼が位置すると、視覚者は立体像を見ることができる。この状態を正視状態という。また、シリンドリカルレンズが複数個配列されたレンチキュラレンズシートを用いる方が立体像を明るく表示することができる。

シリンドリカルレンズを液晶パネルの前面に配置すると、液晶パネルを透過した光がさらにシリンドリカルレンズを透過する際に、光の波長に応じて色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じる。そこで、たとえば、特許文献１には、液晶パネルの背面側にシリンドリカルレンズを配置した視差分割方式の立体表示装置が開示されている。液晶パネルの背面側にシリンドリカルレンズを配置することで、画質劣化を防止することができる。

特開２００７−９４０３５号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。特許文献１に記載の立体表示装置において、液晶パネルの背面側にシリンドリカルレンズを配置しているので、左眼画像表示画素を透過した光が視覚者の右眼に到達し、右眼画像表示画素を透過した光が視覚者の左眼に到達する逆視の光路が形成される。この逆視状態を防止するために、２つの光源を選択的に点灯させ、この選択的な点灯に同期して左眼画像および右眼画像を交互に表示している。これにより、左眼画像および右眼画像が交互に間欠的に表示されるので左眼画像および右眼画像が暗くなる。また、立体表示装置の画像表示および光源点灯の制御が複雑になる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、画質劣化を防止し、光源を常時点灯させる視差分割方式の立体表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明は、光の偏光面が互いに直交する直線偏光を照射する第１光源および第２光源と、左眼画像を表示する第１表示画素と、右眼画像を表示する第２表示画素とを有する液晶パネルと、前記第１表示画素および前記第２表示画素の後方に配置されるシリンドリカルレンズと、前記第１光源および前記第２光源から照射される光を、前記シリンドリカルレンズの焦点を境に前記シリンドリカルレンズの左側と右側とで入射する光の偏光面が９０°異なる光に変換して前記シリンドリカルレンズに導光する第１導光部と、前記シリンドリカルレンズの焦点より右側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した一方の偏光面を有する光が前記第１表示画素に、前記シリンドリカルレンズの焦点より左側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した他方の偏光面を有する光が前記第２表示画素に入射するように光を導光する第２導光部とを備える立体表示装置である。

第１光源および第２光源から光の偏光面が互いに９０°異なる直線偏光が照射される。また、液晶パネルは左眼画像を表示する第１表示画素と、右眼画像を表示する第２表示画素とを有する。シリンドリカルレンズが第１表示画素および前記第２表示画素の後方に配置される。第１導光部は、第１光源および第２光源から照射される光を、シリンドリカルレンズの焦点を境に、シリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が９０°異なるように変換し、この変換された光をシリンドリカルレンズに導光する。第２導光部は、シリンドリカルレンズの焦点より右側に入射してシリンドリカルレンズから出射した一方の偏光面を有する光が第１表示画素に入射するように導光する。また、第２導光部は、シリンドリカルレンズの焦点より左側に入射してシリンドリカルレンズから出射した他方の偏光面を有する光が第２表示画素に入射するように光を導光する。

このように、偏光面の異なる２種類の直線偏光を、第１導光部によりシリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が異なる状態でシリンドリカルレンズに導光する。すなわち、シリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とでは異質の光である。シリンドリカルレンズの左側に入射した光は視覚者の右眼方向へ進行し、シリンドリカルレンズの右側に入射した光は視覚者の左眼方向へ進行する。シリンドリカルレンズに２種類の直線偏光が入射されるのを利用して、第２導光部により、シリンドリカルレンズの左側に入射した光だけが右眼画像表示画素を透過し、シリンドリカルレンズの右側に入射した光だけが左眼画像表示画素を透過する。これにより、左眼画像表示画素を透過した光だけが視覚者の左眼に到達し、右眼画像表示画素を透過した光だけが視覚者の右眼に到達するので裸眼立体視が可能となる。

また、シリンドリカルレンズが第１表示画素および第２表示画素の後方に、すなわち液晶パネルの背面側に配置されているので、色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じるのを低減することができる。また、第１光源および第２光源から光を常時点灯させることができるので、表示される画像を明るくすることができ、また、立体表示装置の画像表示および光源点灯の制御を簡易にすることができる。

また、前記第２導光部は、前記液晶パネルの後方に配置される第１偏光板と、前記偏光板の後方に配置される第１位相差シートとを有し、前記第１導光部は、前記レンチキュラレンズの後方に配置される第２位相差シートと、前記第１位相差シートの後方に配置される第３偏光板と、前記第２偏光板の後方に配置される第３位相差シートとを有し、前記第１位相差シート、前記第２位相差シートおよび前記第３位相差シートには、１／２波長の位相差を与えるλ／２位相差部と、位相差を与えない無位相差部とが交互に形成されていることが好ましい。

第２導光部は第１偏光板と第１位相差シートとで構成される。第１偏光板は液晶パネルの後方に配置され、第１位相差シートは第１偏光板の後方に配置される。また、第１導光部は、第２位相差シートと第２偏光板と第３位相差シートとで構成される。第２位相差シートはレンチキュラレンズの後方に配置され、第２偏光板は第２位相差シートの後方に配置され、第３位相差シートは第２偏光板の後方に配置される。第１位相差シート、第２位相差シートおよび第３位相差シートには、１／２波長の位相差を与えるλ／２位相差部と、位相差を与えない無位相差部とが交互に形成されている。

このような構成により、偏光面の異なる２種類の直線偏光を、シリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が異なる状態でシリンドリカルレンズに導光することを適切に実施できる。また、シリンドリカルレンズの左側に入射した光だけが右眼画像表示画素を透過し、シリンドリカルレンズの右側に入射した光だけが左眼画像表示画素を透過させることを適切に実施できる。

また、前記第３位相差シートの後方に反射体を備え、前記反射体は前記第１光源および前記第２光源が入射される光を乱反射して前記第３位相差シートへ出射することが好ましい。第１光源および第２光源から入射された光が反射体により乱反射されるので、面均一化された光を反射体から第３位相差シートへ出射することができる。

また、前記液晶パネルは、前記第１表示画素および前記第２表示画素をサブ画素として有する表示画素を備えてもよい。第１表示画素および第２表示画素をサブ画素として有することで、解像度の低減を防止することができる。

また、前記液晶パネルは、前記第１表示画素と前記第２表示画素とで挟まれて配置され、黒画像を表示する第３表示画素を有してもよい。左眼画像を表示する第１表示画素と、右眼画像を表示する第２表示画素との間に黒画像を表示する第３表示画素が配置されることで、左眼画像と右眼画像とのクロストークをより低減することができる。

また、前記液晶パネルは、前記第１表示画素、前記第２表示画素、および前記第３表示画素をサブ画素として有する表示画素を備えてもよい。第１表示画素、第２表示画素および第３表示画素をサブ画素として有することで、解像度の低減を防止することができる。

本発明によれば、画質劣化を防止し、光源を常時点灯させる視差分割方式の立体表示装置を提供することができる。

実施例１に係る立体表示装置の概略構成を示す斜視図である。 実施例１に係る立体表示装置の横断面図である。 実施例１に係る光の進行図であり、図３（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図３（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 実施例１に係るレンチキュラレンズの後方視の斜視図である。 実施例２に係る光の進行図であり、図５（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図５（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 実施例３に係る立体表示装置の概略構成を示す斜視図である。 実施例３に係る光の進行図であり、図７（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図７（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図８（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図８（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図９（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図９（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１０（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図１０（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１１（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図１１（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１２（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図１２（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１３（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図１３（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１４（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図１４（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１５（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図１５（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１６（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図１６（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１７（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図１７（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１８（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図１８（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図１９（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図１９（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図２０（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図２０（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図２１（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図２１（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図２２（ａ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図２２（ｂ）は右眼画像を表示する光の進行図である。 変形例に係る光の進行図であり、図２３（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図２３（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は実施例１における立体表示装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は実施例１における立体表示装置の横断面図である。なお、本明細書において、液晶パネルの表示面側を前方とし、液晶パネルの背面側を後方とする。また、視覚者が液晶パネルの表示面と対向した状態で、視覚者の右側を立体表示装置の右側とし、視覚者の左側を立体表示装置の左側とする。

１．立体表示装置
図１に示すように、立体表示装置１は、左眼画像および右眼画像を同時に表示する液晶パネル２と、液晶パネル２の後方から光を照射する面光源器３と、面光源器３の発光体を駆動する光源駆動部４と、立体表示装置１に入力される立体映像信号に対して信号処理をする映像信号処理部５と、処理された立体映像信号に基づいて液晶パネル２の各画素６に配置された液晶を駆動する液晶駆動部７とを備える。

液晶パネル２は、実施例１において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス型を採用している。液晶パネル２には、画素６が２次元マトリックス状に複数個配置されている。各画素６は２個のサブ画素６ａ、６ｂを有する。各サブ画素６ａ、６ｂはそれぞれ個別に駆動される。実施例１において、液晶パネル２は、カラーフィルタを備えない白黒表示か、単色のカラーフィルタを備えるモノクロ表示のパネルである。実施例１では、サブ画素６ａは右眼画像が表示される右眼画像表示画素であり、サブ画素６ｂは左眼画像が表示される左眼画像表示画素である。サブ画素６ｂは本発明における第１表示画素に相当し、サブ画素６ａは本発明における第２表示画素に相当する。

面光源器３は、液晶パネル２に光を照射するものであり、右眼用画素であるサブ画素６ａを通過した光は視覚者の右眼に、左眼用画素であるサブ画素６ｂを通過した光は視覚者の左眼に入射するように各サブ画素６ａ、６ｂに光を入射する。面光源器３について、後で詳細に説明する。

光源駆動部４は、面光源器３に備えられた第１発光部１０および第２発光部１１の発光体を駆動制御する。光源駆動部４は、第１発光部１０および第２発光部１１を常時点灯する。光源駆動部４は、視覚者により設定された明るさレベルに応じて、または、周囲環境の明るさに応じて、第１発光部１０および第２発光部１１の光量を制御する。

映像信号処理部５は、入力される立体映像信号の規格変換や、スケーリングおよび色補正を実施する。また、入力される１フレーム分の立体映像信号には、左眼画像と右眼画像とが含まれるので、左眼画像信号と右眼画像信号とを分離する。分離されて信号処理された左眼画像信号および右眼画像信号をともに液晶駆動部７へ出力する。映像信号処理部５は、マイクロプロセッサで構成される。

液晶駆動部７は、入力される画像データに応じて液晶パネル２の各画素６が有する液晶を駆動する。液晶駆動部７は、各サブ画素６ａ、６ｂの液晶に印加する電圧を制御するサブ画素駆動部８を備える。すなわち、映像信号処理部５から送られる左眼画像、右眼画像に応じて、各サブ画素６ａ、６ｂの液晶に印加する電圧が制御される。各サブ画素６ａ、６ｂにおいて光の透過量が制御されるので、画素６ごとに左眼画像、右眼画像が液晶パネル２から表示される。

２．面光源器
面光源器３は、液晶パネル２の後方に配置された第１偏光板１２と、第１偏光板１２の後方に配置された第１位相差シート１３と、第１位相差シート１３の後方に配置されたレンチキュラレンズシート１４と、レンチキュラレンズシート１４の後方に配置された第２位相差シート１６と、第２位相差シート１６の後方に配置された第２偏光板１７と、第２偏光板１７の後方に配置された第３位相差シート１８と、第３位相差シート１８の後方に配置された反射体１９と、反射体１９に光を照射する第１発光部１０および第２発光部１１と、第１発光部１０の出射側に配置された第１直線偏光板２０と、第２発光部１１の出射側に配置された第２直線偏光板２１とを備える。

第１発光部１０および第１直線偏光板２０は反射体１９の右方に配置される。第２発光部１１および第２直線偏光板２１は反射体１９の左方に配置される。第１発光部１０および第２発光部１１は、たとえば、冷陰極管（ＣＣＦＬ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

第１直線偏光板２０と第２直線偏光板２１とにおいて、それぞれの透過軸は直交している。すなわち、第１直線偏光板２０を透過した光と第２直線偏光板２１を透過した光とは、偏光面が互いに直交する。第１発光部１０から出射される光は、第１直線偏光板２０により直線偏光に変換されて反射体１９に入射する。第２発光部１１から出射される光は、第２直線偏光板２１により直線偏光に変換されて反射体１９に入射する。たとえば、第１直線偏光板２０を通過した直線偏光が液晶パネル２の画面の水平軸に対して９０°の振動面を有する場合、第２直線偏光板２１を通過した直線偏光は液晶パネル２の画面の水平軸に対して０°の振動面を有する。また、第１直線偏光板２０を通過した直線偏光が液晶パネル２の画面の水平軸に対して０°の振動面を有する場合、第２直線偏光板２１を通過した直線偏光は液晶パネル２の画面の水平軸に対して９０°の振動面を有する。なお、本明細書における振動面および偏光面の角度は、このように液晶パネル２の画面の水平軸を基準として記載している。第１発光部１０および第１直線偏光板２０は本願発明における第１光源に相当し、第２発光部１１および第２直線偏光板２１は本願発明における第２光源に相当する。

反射体１９の右側方に設けられた入射面１９ａから入射した直線偏光および反射体１９の左側方に設けられた入射面１９ｂから入射した直線偏光は、反射体１９内で乱反射する。反射体１９は前面に出射面１９ｃを有し、乱反射した各直線偏光が第３位相差シート１８へ出射する。このようにして、反射体１９から面平均化された光量の光が液晶パネル２の方へ照射される。

第３位相差シート１８は、１／２波長の位相差を与える位相差部１８ａと、位相差を与えない無位相差部１８ｂとを有する。位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとは交互に配置されている。位相差部１８ａおよび無位相差部１８ｂの幅は、レンチキュラレンズシート１４における各レンズ２３の図２における左右方向の幅の半分である。また、レンズ２３は１個の右眼画像表示画素６ａおよび１個の左眼画像表示画素６ｂを覆うように配置されている。反射体１９から出射した光は、第３位相差シート１８の位相差部１８ａまたは無位相差部１８ｂのいずれかを透過して、第２偏光板１７へ向けて出射する。

第２偏光板１７は、予め定められた偏光面の光を透過し、それ以外の振動面の光は吸収する偏光板である。第２偏光板１７を透過した光は、第２位相差シート１６へ向けて出射する。

第２位相差シート１６は、１／２波長の位相差を与える位相差部１６ａと、位相差を与えない無位相差部１６ｂとを有する。位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとは交互に配置されている。位相差部１６ａおよび無位相差部１６ｂの幅は、各レンズ２３の図２における左右方向の幅の半分である。第２偏光板１７から出射した光は、第２位相差シート１６の位相差部１６ａまたは無位相差部１６ｂのいずれかを透過して、レンチキュラレンズシート１４へ向けて出射する。

レンチキュラレンズシート１４は、レンズ２３が複数個並列に並べて配置されている。レンズ２３はシート部２４と凸部２５とを有するシリンドリカルレンズである。レンズ２３は、液晶パネル２側に凸部２５を配置している。また、本実施例ではレンズ２３のシート部２４の厚みは、レンズ２３の焦点がシート部２３の後部面上に位置するように設計されている。レンズ２３の幅は、画素６の幅と対応している。すなわち、レンズ２３の幅はサブ画素６ａまたは６ｂの幅の２倍である。サブ画素６ａの後方にレンズ２３の右半分が配置され、サブ画素６ｂの後方にレンズ２３の左半分が配置される。なお、レンズ２３の右半分および左半分は、レンズ２３の頂点を結ぶ直線Ｌｎまたはレンズ２３の焦点を結ぶ直線Ｆを基準として決められる（図４参照）。レンズ２３の頂点を結ぶ直線またはレンズ２３の焦点を結ぶ直線を以下、レンズ２３の中心線と称す。

第１位相差シート１３は第１偏光板１２とレンチキュラレンズシート１４との間に配置される。第１位相差シート１３は、１／２波長の位相差を与える位相差部１３ａと、位相差を与えない無位相差部１３ｂとを有する。位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとは交互に配置されている。位相差部１３ａおよび無位相差部１３ｂの幅は、レンズ２３の図２における左右方向の幅の半分である。レンチキュラレンズシート１４から出射した光は、第１位相差シート１３の位相差部１３ａまたは無位相差部１３ｂのいずれかを透過して、第１偏光板１２へ向けて出射する。

これら位相差部１３ａ、１６ａ、１８ａは、入射する直線偏光に対して遅相軸が４５°に設定されている。これにより、位相差部１３ａ、１６ａ、１８ａを透過する光は、偏光面を９０°回転されて透過する。また、第１偏光板１２は、予め定められた偏光面の光を透過し、それ以外の振動面の光は吸収する偏光板である。第１偏光板１２を透過した光は、液晶パネル２へ向けて出射する。

入射される２種類の偏光面を有する直線偏光を基に、各レンズ２３の焦点よりも左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が９０°異なるように、第２位相差シート１６および第３位相差シート１８の位相差部および無位相差部の配置パターンと、第２偏光板１７の偏光特性とを構成する。また、各レンズ２３の焦点よりも左側を透過した光が右眼画像表示画素を透過し、レンズ２３の焦点よりも右側を透過した光が左眼画像表示画素を透過するように第１位相差シート１３の位相差部および無位相差部の配置パターンと第１偏光板１２の偏光特性を構成する。これらの構成には、複数パターンあり、その中の１つが例示された図２および図３を参照して以下に説明する。

図３には、各位相差シートの位相差部および無位相差部の配置パターンおよび各偏光板の偏光特性のパターンの１例が示されている。

サブ画素６ａとサブ画素６ｂは隣合って交互に液晶パネル２に配置されている。サブ画素６ａはレンズ２３の中心線より左側に配置され、サブ画素６ｂはレンズ２３の中心線より右側に配置される。第１位相差シート１３の位相差部１３ａはレンズ２３の中心線より左側に配置される。すなわち、第１位相差シート１３の位相差部１３ａはサブ画素６ａの後方に配置される。また、無位相差部１３ｂはレンズ２３の中心線より右側に配置される。すなわち、第１位相差シート１３の無位相差部１３ｂはサブ画素６ｂの後方に配置される。

第２位相差シート１６の位相差部１６ａはレンズ２３の中心線より右側に配置される。すなわち、第２位相差シート１６の位相差部１６ａはサブ画素６ｂの後方に配置される。また、無位相差部１６ｂはレンズ２３の中心線より左側に配置される。すなわち、第２位相差シート１６の無位相差部１６ｂはサブ画素６ａの後方に配置される。

第３位相差シート１８の位相差部１８ａはレンズ２３の中心線より右側に配置される。すなわち、第３位相差シート１８の位相差部１８ａはサブ画素６ｂの後方に配置される。また、無位相差部１８ｂはレンズ２３の中心線より左側に配置される。すなわち、第３位相差シート１８の無位相差部１８ｂはサブ画素６ａの後方に配置される。

実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とでは透過する光の位相が異なる。第１偏光板１２は９０°の偏光面の光を吸収し０°の偏光面の光を透過させる。また、第２偏光板１７は０°の偏光面の光を吸収し、９０°の偏光面の光を透過させる。

３．光の進行
次に、第１発光部１０および第２発光部１１で発光した光が液晶パネル２に入射するまでの光の進行について図３および図４を用いて説明する。図３（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図３（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図であり、図４はレンチキュラレンズの後方視の斜視図である。

図３（ａ）を参照して、右眼画像を表示する光の進行を説明する。第１発光部１０および第２発光部１１で発光される光は全ての振動面を含む光である。第１発光部１０から出射した光は、第１直線偏光板２０を透過することで、偏光面が９０°の直線偏光ＰＬ１に偏光される。直線偏光ＰＬ１は、反射体１９に入射して、反射体１９内で乱反射して第３位相差シート１８へ向けて出射する。

第３位相差シート１８に入射した直線偏光ＰＬ１は、４種類の光路を通る光に分類される。第１に、レンズ２３の焦点の左側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より左側から出射する光路を通る光をＰＬ１ａとする。第２に、レンズ２３の焦点の左側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より右側から出射する光路を通る光をＰＬ１ｂとする。第３に、レンズ２３の焦点の右側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より左側から出射する光路を通る光をＰＬ１ｃとする。第４に、レンズ２３の焦点の右側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より右側から出射する光路を通る光をＰＬ１ｄとする。

直線偏光ＰＬ１の中でも、第３位相差シート１８の無位相差部１８ｂを透過した光ＰＬ１ａおよびＰＬ１ｂは偏光面が９０°のままであるので、第２偏光板１７を透過することができる。しかしながら、直線偏光ＰＬ１の中でも、第３位相差シート１８の位相差部１８ａを透過した光ＰＬ１ｃおよびＰＬ１ｄは、位相差部１８ａの作用によりさらに偏光面が９０°回転されているので、偏光面が０°の直線偏光に変換されている。これにより、位相差部１８ａを透過した光ＰＬ１ｃおよびＰＬ１ｄは、第２偏光板１７で吸収される。

第２偏光板１７を透過した光ＰＬ１ａおよびＰＬ１ｂは、第２位相差シート１６の無位相差部１６ｂを透過してレンチキュラレンズシート１４へ入射する。光ＰＬ１ａおよびＰＬ１ｂは、無位相差部１６ｂを透過した後、レンズ２３の焦点Ｆの左側Ｌｆからレンズ２３へ入射している（図４参照）。光ＰＬ１ａは、レンズ２３へ入射後もレンズ２３の左側を透過して第１位相差シート１３の位相差部１３ａに入射する。光ＰＬ１ｂは、レンチキュラレンズシート１４内を透過する間にレンズ２３の右側へ進行し、レンズ２３の右側から出射して第１位相差シート１３の無位相差部１３ｂに入射する。

第１位相差シート１３に入射した光ＰＬ１ａは、位相差部１３ａの作用によりさらに偏光面が９０°回転されて、偏光面が０°の直線偏光に変換される。これにより、位相差部１３ａを透過した光ＰＬ１ａは、第１偏光板１２を透過して、サブ画素６ａを透過する。右眼画像表示画素であるサブ画素６ａを透過した光ＰＬ１ａは視覚者の右眼へ入射する。これに対して、無位相差部１３ｂを透過した光ＰＬ１ｂは、偏光面が９０°の直線偏光であるので、第１偏光板１３により吸収される。このようにして、反射体１９から出射された直線偏光ＰＬ１が左眼画像表示画素であるサブ画素６ｂを透過して視覚者の右眼へ入射するのを防止することができる。すなわち、直線偏光ＰＬ１の中でも、光ＰＬ１ａの光路を進行する光だけが視覚者の右眼に進行することができる。この光路の最も視覚者側にサブ画素６ａを配置することで、右眼表示画像を透過した光だけが視覚者の右眼に進行することを可能にしている。

次に、図３（ｂ）を参照して、左眼画像を表示する光の進行を説明する。第２発光部１１から出射した光は、第２直線偏光板２１を透過することで、偏光面が０°の直線偏光ＰＬ２に偏光される。直線偏光ＰＬ２は、反射体１９に入射して、反射体１９内で乱反射して第３位相差シート１８へ向けて出射する。

第３位相差シート１８に入射した直線偏光ＰＬ２は、４種類の光路を通る光に分類される。第１に、レンズ２３の焦点の左側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より左側から出射する光路を通る光をＰＬ２ａとする。第２に、レンズ２３の焦点の左側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より右側から出射する光路を通る光をＰＬ２ｂとする。第３に、レンズ２３の焦点の右側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より左側から出射する光路を通る光をＰＬ２ｃとする。第４に、レンズ２３の焦点の右側からレンズ２３に入射し、レンズ２３の中心線より右側から出射する光路を通る光をＰＬ２ｄとする。

直線偏光ＰＬ２の中でも、第３位相差シート１８の無位相差部１８ｂを透過した光ＰＬ２ａおよびＰＬ２ｂは偏光面が０°のままであるので、第２偏光板１７に吸収される。しかしながら、直線偏光ＰＬ２の中でも、第３位相差シート１８の位相差部１８ａを透過した光ＰＬ２ｃおよびＰＬ２ｄは、位相差部１８ａの作用により偏光面が９０°回転されるので、偏光面が９０°の直線偏光に変換されている。これにより、位相差部１８ａを透過した光ＰＬ２ｃおよびＰＬ２ｄは、第２偏光板１７を透過することができる。

第２偏光板１７を透過した光ＰＬ２ｃおよびＰＬ２ｄは、第２位相差シート１６の位相差部１６ａを透過するので、位相差部１６ａの作用により偏光面がさらに９０°回転され、偏光面が０°の直線偏光に変換される。無位相差部１６ａを透過した光ＰＬ２ｃおよびＰＬ２ｄは、レンチキュラレンズシート１４へ入射する。光ＰＬ２ｃおよびＰＬ２ｄは、位相差部１６ａを透過した後、レンズ２３の焦点Ｆの右側Ｒｆからレンズ２３へ入射している（図４参照）。光ＰＬ２ｃは、レンチキュラレンズシート１４内を透過する間にレンズ２３の左側へ進行し、レンズ２３の左側から出射して第１位相差シート１３の位相差部１３ａに入射する。光ＰＬ２ｄは、レンズ２３へ入射後もレンズ２３の右側を透過して第１位相差シート１３の無位相差部１３ｂに入射する。

第１位相差シート１３に入射した光ＰＬ２ｃは、位相差部１３ａの作用によりさらに偏光面が９０°回転されて、偏光面が９０°の直線偏光に変換される。これにより、位相差部１３ａを透過した光ＰＬ２ａは、第１偏光板１２に吸収される。このようにして、直線偏光ＰＬ２が右眼画像表示画素であるサブ画素６ａを透過して視覚者の左眼へ入射するのを防止することができる。これに対して、無位相差部１３ｂを透過した光ＰＬ２ｂは偏光面が０°の直線偏光であるので、第１偏光板１２を透過して、サブ画素６ｂを透過する。左眼画像表示画素であるサブ画素６ｂを透過した光ＰＬ２ｄは視覚者の左眼へ入射する。これにより、直線偏光ＰＬ２の中でも、光ＰＬ２ｄの光路を進行する光だけが視覚者の左眼に進行することができる。この光路の最も視覚者側にサブ画素６ｂを配置することで、左眼表示画像を透過した光だけが視覚者の左眼に進行することを可能にしている。

実施例１の発明によれば、偏光面の異なる２種類の直線偏光ＰＬ１およびＰＬ２を、２枚の位相差シートと１枚の偏光板を用いることで、レンズ２３の左側に入射する光と右側に入射する光とで位相差を有する状態でレンズ２３に導光する。レンズ２３の左側に入射した光は視覚者の右眼方向へ進行し、レンズ２３の右側に入射した光は視覚者の左眼方向へ進行する。さらにレンズ２３に２種類の直線偏光が入射されるのを利用して、１枚の位相差シートと１枚の偏光板を用いることで、レンズ２３の左側に入射した光だけが右眼画像表示画素を透過し、レンズ２３の右側に入射した光だけが左眼画像表示画素を透過する。

この結果、第１発光部１０から照射された光が右眼画像を表示するサブ画素６ａのみを透過して視覚者の右眼方向へ向かい、第２発光部１１から照射された光が左眼画像を表示するサブ画素６ｂのみを透過して視覚者の左眼方向へ向かうことができ、裸眼立体視が可能となる。また、サブ画素単位で右眼画像および左眼画像を同時に表示することができるので、映像の解像度を低下させることなく単色立体像を表示することができる。

また、レンズ２３がサブ画素６ａ、６ｂの後方に、すなわち液晶パネル２の背面側に配置されているので、色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じるのを低減することができる。また、第１発光部１０および第２発光部１１から光を常時点灯させることができるので、表示される画像を明るくすることができる。また、立体表示装置１の画像表示および光源点灯の制御を簡易にすることができる。

次に、図５を参照して実施例２に係る立体表示装置について説明する。図５は、実施例２における光の進行図であり、図５（ａ）は右眼画像を表示する光の進行図であり、図５（ｂ）は左眼画像を表示する光の進行図である。図５において、実施例１に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。また、以下に記載した以外の立体表示装置の構成は実施例１と同様である。

実施例１では、１個の画素６に含まれるサブ画素は右眼画像表示画素であるサブ画素６ａと左眼画像表示画素であるサブ画素６ｂとの２個のサブ画素であったが、実施例２では、さらに黒画像表示画素であるサブ画素６ｃを追加する。すなわち、実施例２における１個の画素６’には３個のサブ画素６ａ、６ｂおよび６ｃが含まれる。

実施例２の立体表示装置１によれば、右眼画像表示画素と左眼画像表示画素との間に黒画素を有することで、右眼画像と左眼画像とのクロストークをより防止することができる。これにより、鮮明な立体像を表示することができる。また、汎用されているカラー表示の液晶パネルを用いることができるので、製造を容易にすることができる。

実施例１では、サブ画素単位で右眼画像および左眼画像を表示しているが、実施例３では、画素単位で左眼画像および右眼画像を表示する。すなわち、レンチキュラレンズシート１４’のレンズ２３’の幅が２個の画素６’を覆うように配置されている。

実施例３の特徴は、画素６’単位で右眼画像および左眼画像を表示することにある。また、各画素６’には３個のサブ画素６ａ’、６ｂ’、６ｃ’を有する。サブ画素６ａ’、６ｂ’、６ｃ’の前面には、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが設けられている。これにより、実施例３の立体表示装置１’は、カラーの立体像を表示することができる。

実施例３における液晶駆動部３０には、実施例１における液晶駆動部７の機能に加えて、映像信号割当部３１およびサブ画像駆動部３２を備える。映像信号割当部３１は、左眼画像信号および右眼画像信号をどの画素６’に送るかを割り当てる。なお、左眼画像信号が割り当てられた画素６’を画素６Ｌとし、右眼画像信号が割り当てられた画素６’を画素６Ｒとする。サブ画素駆動部３１は、各画素６’に割り当てられた画像信号のＲ、Ｇ、Ｂ値を基に、サブ画素６ａ’、６ｂ’、６ｃ’の液晶に印加する電圧を制御する。

また、実施例３におけるレンチキュラレンズシート１４’のレンズ２３’は、画素６’の２個分の幅を有する。また、第１位相差シート１３’の位相差部１３ａ’および無位相差部１３ｂ’は１個の画素６’分の幅を有する。また、第２位相差シート１６’の位相差部１６ａ’および無位相差部１６ｂ’は画素６’の１個分の幅を有する。また、第３位相差シート１８の位相差部１８ａ’および無位相差部１８ｂ’は画素６’の１個分の幅を有する。

実施例３の立体表示装置１’によれば、第１発光部１０から照射された光が右眼画像を表示する画素６Ｒのみを透過して視覚者の右眼方向へ向かい、第２発光部１１から照射された光が左眼画像を表示する画素６Ｌのみを透過して視覚者の左眼方向へ向かうことができ、裸眼立体視が可能となる。また、実施例１と比べて解像度が低下するものの、立体像をカラーで表示することができる。

また、レンズ２３が画素６Ｒおよび６Ｌの後方に、すなわち液晶パネル２の背面側に配置されているので、色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じるのを低減することができる。また、第１発光部１０および第２発光部１１から光を常時点灯させることができるので、表示される画像を明るくすることができる。また、立体表示装置１の画像表示および光源点灯の制御を簡易にすることができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

実施例１において、サブ画素６ａ、６ｂ単位で右眼画像および左眼画像を表示していたがこれに限られない。実施例３のように、画素６単位で右眼画像および左眼画像を表示してもよい。また、実施例２において、サブ画素６ａ、６ｂ、６ｃ単位で右眼画像、左眼画像および黒画像を表示していたがこれに限られない。画素６単位で右眼画像、左眼画像および黒画像を表示してもよい。

上述した実施例１〜３では、各位相差シートと各偏光板の配置パターンとして１つのパターンを例示したがこれに限られない。図８〜図２２を参照して、以下に、各位相差シートと各偏光板の他の配置パターンを例示する。

図８に示される変形例１は、実施例１における第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例１における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図９に示される変形例２は、実施例１における第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例２における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１０に示される変形例３は、実施例１における第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例３における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１１に示される変形例４は、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例４における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１２に示される変形例５は、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例５における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１３に示される変形例６は、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例６における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１４に示される変形例７は、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例７における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１５に示される変形例８は、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の位相が入れ替わっている。すなわち、変形例８における第１偏光板１２’は０°の偏光面の光を吸収し９０°の偏光面の光を透過させる。また、変形例８における第２偏光板１７’は９０°の偏光面の光を吸収し、０°の偏光面の光を透過させる。また、実施例１における第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例８における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１６に示される変形例９は、変形例８と同様に、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例１における第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例９における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１７に示される変形例１０は、変形例８と同様に、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。変形例１０における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１８に示される変形例１１は、変形例８と同様に、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例１における第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例１１における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１９に示される変形例１２は、変形例８と同様に、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例１における第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例１２における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図２０に示される変形例１３は、変形例８と同様に、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例１における第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。また、第３位相差シート１８の位相差部１８ａと無位相差部１８ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例１３における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図２１に示される変形例１４は、変形例８と同様に、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例１における第１位相差シートの位相差部１３ａと無位相差部１３ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例１４における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図２２に示される変形例１５は、変形例８と同様に、実施例１における第１偏光板１２と第２偏光板１７とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例１におけるサブ画素６ａとサブ画素６ｂとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例１における第２位相差シート１６の位相差部１６ａと無位相差部１６ｂとが左右入れ替えて配置されている。変形例１５における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図２３に示される変形例１６は、実施例１における第１偏光板１２で透過する光の偏光面が第２偏光板１７で透過する光の偏光面と同じになっている。すなわち、変形例１６における第１偏光板１２’’および第２偏光板１７は０°の偏光面の光を吸収し、９０°の偏光面の光を透過させる。変形例１６における構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、各変形例において、上記のように、２枚の偏光板が０°の偏光面の光を吸収し、９０°の偏光面の光を透過させる構成であっても、また、２枚の偏光板が９０°の偏光面の光を吸収し、０°の偏光面の光を透過させる構成であっても、各位相差シートの位相差部および無位相差部の配置と右眼画像表示画素および左眼画像表示画素の配置の組み合わせにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。

１ … 立体表示装置
２ … 液晶パネル
６、６’ … 画素
６ａ、６ｂ、６ｃ … サブ画素
１０ … 第１発光部
１１ … 第２発光部
１２ … 第１偏光板
１３ … 第１位相差シート
１３ａ … 位相差部
１３ｂ … 無位相差部
１６ … 第２位相差シート
１６ａ … 位相差部
１６ｂ … 無位相差部
１８ … 第３位相差シート
１８ａ … 位相差部
１８ｂ … 無位相差部
１７ … 第２偏光板
１９ … 反射体
２０ … 第１直線偏光板
２１ … 第２直線偏光板
２３ … レンズ

Claims (6)

1. 光の偏光面が互いに直交する直線偏光を照射する第１光源および第２光源と、
   左眼画像を表示する第１表示画素と、右眼画像を表示する第２表示画素とを有する液晶パネルと、
   前記第１表示画素および前記第２表示画素の後方に配置されるシリンドリカルレンズと、
   前記第１光源および前記第２光源から照射される光を、前記シリンドリカルレンズの焦点を境に前記シリンドリカルレンズの左側と右側とで入射する光の偏光面が９０°異なる光に変換して前記シリンドリカルレンズに導光する第１導光部と、
   前記シリンドリカルレンズの焦点より右側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した一方の偏光面を有する光が前記第１表示画素に、前記シリンドリカルレンズの焦点より左側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した他方の偏光面を有する光が前記第２表示画素に入射するように光を導光する第２導光部と
   を備えることを特徴とする立体表示装置。
2. 請求項１に記載の立体表示装置において、
   前記第２導光部は、
   前記液晶パネルの後方に配置される第１偏光板と、
   前記第１偏光板の後方に配置される第１位相差シートとを有し、
   前記第１導光部は、
   前記シリンドリカルレンズの後方に配置される第２位相差シートと、
   前記第２位相差シートの後方に配置される第２偏光板と、
   前記第２偏光板の後方に配置される第３位相差シートとを有し、
   前記第１位相差シート、前記第２位相差シートおよび前記第３位相差シートには、１／２波長の位相差を与えるλ／２位相差部と、位相差を与えない無位相差部とが交互に形成されていることを特徴とする立体表示装置。
3. 請求項２に記載の立体表示装置において、
   前記第３位相差シートの後方に反射体を備え、
   前記反射体は前記第１光源および前記第２光源が入射される光を乱反射して前記第３位相差シートへ出射する
   ことを特徴とする立体表示装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の立体表示装置において、
   前記液晶パネルは、前記第１表示画素および前記第２表示画素をサブ画素として有する表示画素を備える
   ことを特徴とする立体表示装置。
5. 請求項１から３のいずれか１つに記載の立体表示装置において、
   前記液晶パネルは、前記第１表示画素と前記第２表示画素とで挟まれて配置され、黒画像を表示する第３表示画素を有する
   ことを特徴とする立体表示装置。
6. 請求項５に記載の立体表示装置において、
   前記液晶パネルは、前記第１表示画素、前記第２表示画素、および前記第３表示画素をサブ画素として有する表示画素を備える
   ことを特徴とする立体表示装置。

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