본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 하나의 목적은, 관찰자가 관찰하는 화상의 휘도를 저하시키는 일 없이, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자가 고해상도의 다른 화상을 보는 것이 가능한 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치는 화상을 표시하기 위한 표시 패널과, 표시 패널에 광을 조사하기 위한 광원과, 광원과 표시 패널 사이에 배치되어 광원으로부터 조사된 광을, 제1 편광축을 갖는 광과, 제1 편광축과는 다른 제2 편광축을 갖는 광으로 분리하기 위한 편광축 제어 수단과, 편광축 제어 수단과 표시 패널 사이에 배치되어 편광축 제어 수단에 의해 다른 편광축을 갖도록 분리된 제1 편광축을 갖는 광 및 제2 편광축을 갖는 광을 각각 소정의 방향으로 진행시키는 동시에, 관찰자의 좌우의 눈을 연결한 선분에 대해 교차하는 제1 방향으로 연장되도록 형성된 적어도 하나의 렌즈부를 포함하는 렌즈를 구비하고 있다.
이 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에서는, 상기한 바와 같이 광원과 표시 패널 사이에 광원으로부터 조사된 광을, 제1 편광축을 갖는 광과, 제1 편광축과는 다른 제2 편광축을 갖는 광으로 분리하기 위한 편광축 제어 수단을 마련하는 동시에, 편광축 제어 수단과 표시 패널 사이에 편광축 제어 수단에 의해 분리된 제1 편광축을 갖는 광 및 제2 편광축을 갖는 광을 각각 소정의 방향으로 진행시키는 렌즈를 설치함으로써, 광원으로부터 조사된 광을 표시 패널로 입사시키기 전에 관찰 위치가 다른 관찰자를 향하도록 분리할 수 있다. 이에 의해, 화소 피치가 작은 고해상도의 표시 패널을 이용하였다 해도, 표시 패널의 화소 피치에 의존하는 일 없이, 관찰자를 향해 광이 진행하므로, 관찰 위치가 다른 관찰자에게 다른 고해상도의 화상을 제공할 수 있다. 또한, 편광축 제어 수단에 의해 다른 편광축을 갖도록 분리된 광을 각각 소정의 방향으로 진행시키는 렌즈를 설치함으로써, 표시 패널을 출사한 광을 소정 각도의 방향으로 진행하도록 제한하는 부재를 거쳐서 진행시키는 경우와 달리, 관찰자를 향해 진행하는 광이 차단되지 않으므로, 관찰자를 향해 진행하는 광의 휘도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 화상이 어둡게 보이는 것을 억제할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 편광축 제어 수단에는 제1 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제1 편광 제어 영역과, 제1 편광축과는 다른 제2 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제2 편광 제어 영역이 제1 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 교호로 설치되어 있고, 렌즈는 제1 방향으로 연장되도록 형성된 실질적으로 반원기둥 형상의 제1 렌즈부가 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역으로 이루어지는 세트에 대응하여 설치되고, 제1 편광 제어 영역으로부터 출사된 제1 편광축을 갖는 광 및 제2 편광 제어 영역으로부터 출사된 제2 편광축을 갖는 광을 각각 소정의 방향으로 진행시키기 위한 제1 렌티큘러 렌즈를 포함한다. 이와 같이 구성하면, 제1 편광축을 갖는 광과, 제2 편광축을 갖는 광을 제1 렌티큘러 렌즈의 제1 렌즈부에 의해 관찰 위치가 다른 관찰자를 향하도록 분리할 수 있으므로, 용이하게 관찰 위치가 다른 관찰자에게 용이하게 다른 화상을 제공할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 표시 패널과 렌즈 사이에 배치되어 제3 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제3 편광 제어 영역과, 제3 편광축과는 다른 제4 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제4 편광 제어 영역이 제1 방향과 실질적으로 교차하는 제2 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향에 교호로 설치된 제1 위상차판을 더 구비하고, 표시 패널에는 제2 방향으로 연장되는 제1 화소열과 제2 화소열이 교호로 설치되어 있고, 제1 위상차판의 제2 방향으로 연장되도록 마련된 제3 편광 제어 영역 및 제4 편광 제어 영역은 각각 표시 패널의 제2 방향으로 연장되도록 설치된 제1 화소열 및 제2 화소열에 대응하도록 설치되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1 위상차판의 제3 편광 제어 영역을 투과한 광을 표시 패널의 제1 화소열에 입사시키는 동시에 표시 패널에 표시되는 화상 정보를 유지시킨 상태에서 한쪽의 관찰자를 향해 진행시킬 수 있다. 또한, 제4 편광 제어 영역을 투과한 광을 표시 패널의 제2 화소열에 입사시키는 동시에 표시 패널에 표시되는 화상 정보를 유지시킨 상태에서 다른 쪽 관찰자를 향해 진행시킬 수 있다. 이에 의해, 관찰 위치가 다른 관찰자에게 용이하게 다른 화상을 제공할 수 있다.
상기 제1 위상차판을 구비한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 제1 위상차판의 제2 방향으로 연장되도록 마련된 제3 편광 제어 영역과 제4 편광 제어 영역 사이에는 차광 영역이 마련되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1 위상차판의 차광 영역에 의해 제1 위상차판의 제3 편광 제어 영역을 거쳐서 표시 패널의 제2 화소열을 투과한 광 중에서 관찰자의 위치에 광이 도달하지 않는 미도달 영역을 형성할 수 있다. 또한, 제1 위상차판의 차광 영역에 의해 제1 위상차판의 제4 편광 제어 영역을 거쳐서 표시 패널의 제1 화소열을 투과한 광 중에서 관찰자의 위치에 광이 도달하지 않는 미도달 영역을 형성할 수 있다. 그리고, 이와 같은 광의 미도달 영역에서는, 한쪽 관찰자는 그 한쪽 관찰자용 화상만을 볼 수 있는 동시에, 다른 쪽 관찰자는 그 다른 쪽 관찰자용 화상만을 볼 수 있다. 그 결과, 한쪽 및 다른 쪽 관찰자의 눈에 각각 다른 쪽 및 한쪽 관찰자용 화상이 들어가는 것을 억제할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 표시 패널의 제1 화소열과 제2 화소열 사이에는 차광 부재가 설치되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1 위상차판의 차광 영역과 표시 패널의 차광 부재에 의해 제1 위상차판의 제3 편광 제어 영역을 거쳐서 표시 패널의 제2 화소열을 투과한 광 중에서 관찰자의 위치에 형성되는 광이 도달하지 않는 미도달 영역을 크게 할 수 있다. 또한, 제1 위상차판의 차광 영역과 표시 패널의 차광 부재에 의해 제1 위상차판의 제4 편광 제어 영역을 거쳐서 표시 패널의 제1 화소열을 투과한 광 중에서 관찰자의 위치에 형성되는 광이 도달하지 않는 미도달 영역을 크게 할 수 있다. 그 큰 미도달 영역에서는, 한쪽 관찰자는 한쪽 관찰자용 화상만을 볼 수 있는 동시에, 다른 쪽 관찰자는 다른 쪽 관찰자용 화상만을 볼 수 있다. 그 결과, 한쪽 및 다른 쪽 관찰자의 눈에 각각 다른 쪽 및 한쪽 관찰자용 화상이 들어가는 것을 보다 유효하게 억제할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 편광축 제어 수단은 제1 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제1 편광 제어 영역과, 제1 편광축과는 다른 제2 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제2 편광 제어 영역이 제1 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 교호로 설치된 편광 제어 액정 패널을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 편광 제어 액정 패널의 제1 편광 제어 영역에 위치하는 액정에 의해 광원으로부터 조사된 광의 편광축을 변화시키는 일 없이, 편광 제어 액정 패널을 투과시킬 수 있다. 또한, 편광 제어 액정 패널의 제2 편광 제어 영역에 위치하는 액정에 의해 광원으로부터 조사된 광의 편광축을 변화시켜 편광 제어 액정 패널을 투과시킬 수 있다. 이들에 의해, 광원으로부터 조사된 광의 편광축을 용이하게 제어할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 편광 제어 액정 패널에는 편광 제어 액정 패널의 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역을 제어하기 위한 복수의 전극이 설치되어 있고, 편광 제어 액정 패널의 복수의 전극의 인가 상태를 제어함으로써, 광원으로 부터 조사되는 광의 도달 영역을 제어함으로써 평면 화상의 2 화면 표시와 입체 표시와의 절환을 행한다. 이와 같이 구성하면, 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역을 각각 복수개의 전극에 의해 구성하는 경우에, 전극에 대한 전압의 인가 상태를 제어함으로써 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역의 제2 방향의 길이를 제어할 수 있다. 이에 의해, 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역의 제2 방향의 길이를 임의의 길이로 할 수 있으므로, 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역을 세분화할 수 있다. 이에 의해, 광원으로부터 조사되는 광을 세분화된 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역을 거쳐서 렌즈에 입사시킴으로써, 광의 도달 영역을 세분화할 수 있다. 이로 인해, 광의 도달 영역을 여러명의 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 각각 대응하도록 세분화할 수 있으므로, 양안시차(binocular disparity)가 있는 화상을 여러명의 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 다른 관찰 위치에 위치하는 여러명의 관찰자에게 입체 화상을 제공할 수 있다.
상기 편광 제어 액정 패널의 전극의 인가 상태를 제어하는 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 표시 패널과 렌즈 사이에 배치되어 제3 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제3 편광 제어 영역과, 제3 편광축과는 다른 제4 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제4 편광 제어 영역이 제1 방향과 실질적으로 교차하는 제2 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향에 교호로 설치된 제1 위상차판을 더 구비하고, 표시 패널에는 제1 위상차판의 제3 편광 제어 영역 및 제4 편광 제어 영역에 대응하도록 제2 방향으로 연장되는 제1 화소열과 제2 화소열이 교호로 설치되어 있고, 편광 제어 액정 패널은 편광 제어 액정 패널의 복수의 전극의 인가 상태를 제어함으로써, 표시 패널의 1/n 프레임 기간(n은 2 이상의 자연수)마다 편광 제어 액정 패널의 제1 편광 제어 영역과 제2 편광 제어 영역이 교대되도록 제어됨으로써 관찰자에게 평면 화상을 제공한다. 이와 같이 구성하면, 적어도 1 프레임 기간 동안에, 관찰자의 우측 눈에 표시 패널의 제1 화소열에 표시되는 평면 화상과 표시 패널의 제2 화소열에 표시되는 평면 화상의 양쪽을 입사시킬 수 있는 동시에, 관찰자의 좌측 눈에 표시 패널의 제2 화소열에 표시되는 화상과 표시 패널의 제1 화소열에 표시되는 화상의 양방을 입사시킬 수 있다. 그 결과, 관찰자에게 화상 열화가 적은 평면 화상(2D 화상)을 제공할 수 있다.
이 경우, 표시 패널은 편광 제어 액정 패널의 제1 편광 제어 영역과 제2 편광 제어 영역의 교대에 동기하여, 표시 패널의 1/n 프레임 기간(n은 2 이상의 자연수)마다 표시 패널의 제1 화소열과 제2 화소열에 표시되는 좌측 눈용 화상과 우측 눈용 화상이 교대되도록 제어됨으로써, 관찰자에게 입체 화상을 제공하도록 해도 좋다. 이와 같이 구성하면, 적어도 1 프레임 기간 동안에 관찰자의 우측 눈에 표시 패널의 제1 화소열에 표시되는 우측 눈용 화상과 표시 패널의 제2 화소열에 표시되는 우측 눈용 화상을 입사시킬 수 있는 동시에, 관찰자의 좌측 눈에 표시 패널의 제2 화소열에 표시되는 좌측 눈용 화상과 표시 패널의 제1 화소열에 표시되는 좌측 눈용 화상을 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 적어도 1 프레임 기간 동안에 관찰자의 우측 눈은 표시 패널의 모든 영역에 표시되는 우측 눈용 화상을 볼 수 있는 동시에, 관찰자의 좌측 눈은 표시 패널의 모든 영역에 표시되는 좌측 눈용 화상을 볼 수 있으므로, 관찰자는 화상 열화가 적은 입체 화상을 볼 수 있다.
또한, 이 경우, 바람직하게는, 1/n 프레임 기간은 1/2 프레임 기간이다. 이와 같이 구성하면, 관찰자에게 표시 패널의 제1 화소열에 표시되는 제1 화상과 표시 패널의 제2 화소열에 표시되는 제2 화상을 1/2 프레임 기간씩 제공할 수 있다. 이에 의해, 관찰자는 1 프레임 기간 동안에 표시 패널의 제1 화소열에 표시되는 제1 화상과 표시 패널의 제2 화소열에 표시되는 제2 화상을 볼 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 표시 패널과 렌즈 사이에 배치되어 제3 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제3 편광 제어 영역과, 제3 편광축과는 다른 제4 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제4 편광 제어 영역이 제1 방향과 실질적으로 교차하는 제2 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향에 교호로 설치된 제1 위상차판과, 표시 패널과 제1 위상차판 사이에 배치되어 제2 방향으로 연장되도록 형성된 실질적으로 반원기둥 형상의 제2 렌즈부가 설치된 제2 렌티큘러 렌즈를 더 구비한다. 이와 같이 구성하면, 제1 위상차판의 제3 편광 제어 영역을 투과한 광을 제2 렌티큘러 렌즈의 제2 렌즈부에 의해 표시 패널의 제1 화소열에 입사시키는 동시에, 제1 위상차판의 제4 편광 제어 영역을 투과한 광을 제2 렌티큘러 렌즈의 제2 렌즈부에 의해 표시 패널의 제2 화소열로 입사시킬 수 있다. 그 결과, 각 관찰자에게 보여야 하는 화상과는 다른 화상이 제공되는 것을 용이하게 억제할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 표시 패널과 렌즈 사이에 배치되어 제3 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제3 편광 제 어 영역과, 제3 편광축과는 다른 제4 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제4 편광 제어 영역이 제1 방향과 실질적으로 교차하는 제2 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향에 교호로 설치된 제1 위상차판과, 표시 패널과 제1 위상차판 사이에 배치되어 제2 방향으로 연장되도록 형성된 개구부 및 차광부가 교호로 설치된 배리어를 더 구비한다. 이와 같이 구성하면, 제1 위상차판의 제3 편광 제어 영역을 투과한 광이 표시 패널의 제2 화소열을 통과하여 관찰자의 눈에 입사하는 것을 배리어의 차광부에 의해 억제하는 동시에, 제1 위상차판의 제4 편광 제어 영역을 투과한 광이 표시 패널의 제1 화소열을 통과하여 관찰자의 눈에 입사하는 것을 배리어의 차광부에 의해 억제할 수 있다. 그 결과, 각 관찰자에게 보여야 하는 화상과는 다른 화상이 제공되는 것을 용이하게 억제할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 편광 제어 수단은 제1 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제1 편광 제어 영역과, 제1 편광축과는 다른 제2 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제2 편광 제어 영역이 제1 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 설치된 편광 제어 액정 패널을 포함하고, 관찰자의 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단과, 위치 검출 수단에 의해 검출된 관찰자의 위치에 따라서 편광 제어 액정 패널의 제1 편광 제어 영역 및 제2 편광 제어 영역을 이동시키기 위한 제어부를 더 구비한다. 이와 같이 구성하면, 관찰자가 움직이는 것을 위치 검출 수단에 의해 검출하는 동시에, 그 위치 정보를 기초로 하여 편광 제어 액정 패널의 제1 편광 제어 영역과 제2 편광 제어 영역을 이동시킬 수 있으므로, 관찰자가 움직인 경우에도 관찰자에게 적절한 화 상을 제공할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 편광축 제어 수단은 제1 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제1 편광 제어 영역과, 제1 편광축과는 다른 제2 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제2 편광 제어 영역이 제1 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 교호로 설치된 제2 위상차판을 포함하도록 해도 좋다. 이와 같이 구성하면, 제2 위상차판에 의해 편광축 제어 수단으로서 편광 제어 액정 패널을 이용하는 경우에 비해 보다 간단한 구성으로, 광원으로부터 조사된 광을 다른 편광축을 갖는 광으로 분리할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 편광축 제어 수단은 제1 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제1 편광 제어 영역과 제1 편광축과는 다른 제2 편광축을 갖는 광을 출사시키기 위한 제2 편광 제어 영역이 제1 방향으로 연장되는 동시에 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 교호로 설치된 편광 제어 액정 패널을 포함하고, 편광 제어 액정 패널의 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역의 제2 방향의 길이와 위치를 변화시킴으로써 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역과, 렌즈를 거쳐서 진행하는 광의 도달 위치를 제어하여, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자에게 다른 평면 화상을 제공하는 동시에, 관찰자에게 입체 화상을 제공한다. 이와 같이 구성하면, 다른 관찰 위치의 관찰자가 위치하는 부위에 각각 광의 도달 위치를 제어함으로써, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자에게 용이하게 다른 평면 화상을 제공할 수 있다. 또한, 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역의 제2 방향의 길이와 위치를 변화시킴으로써, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자의 우측 눈의 부위와 좌측 눈 부위에 각각 광의 도달 위치를 제어함으로써 관찰자에게 입체 화상을 제공할 수 있다.
상기 위상차판을 구비한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 제1 위상차판과 표시 패널 사이에 배치되고, 제3 편광축을 갖는 광 및 제4 편광축을 갖는 광 중 어느 한쪽을 투과하는 제1 편광판을 더 구비하고 있다. 이와 같이 구성하면, 위상차판으로부터 출사된 제3 편광축을 갖는 광과, 제4 편광축을 갖는 광 중 어느 한쪽을 투과시킬 수 있으므로, 관찰자에게 제3 편광축 및 제4 편광축 중 어느 한쪽 광만을 도달시킬 수 있다. 그 결과, 관찰 위치가 다른 관찰자에게 다른 화상을 용이하게 제공할 수 있다.
상기 하나의 국면에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 바람직하게는, 광원과 편광축 제어 수단 사이에 배치되어 제1 편광축 및 제2 편광축 중 어느 한쪽을 갖는 광을 투과하는 제2 편광판을 더 구비하고 있다. 이와 같이 구성하면, 광원으로부터 조사된 다양한 편광축을 갖는 광 중에서 제1 편광축 및 제2 편광축 중 어느 한쪽의 편광축을 갖는 광을 편광축 제어 수단에 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 편광축 제어 수단은 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역 중 어느 하나에 입사한 광만을 편광함으로써, 입사한 광을 제1 편광축을 갖는 광과 제2 편광축을 갖는 광으로 분리할 수 있다. 그 결과, 분리된 제1 편광축을 갖는 광과 제2 편광축을 갖는 광을 이용하여 관찰 위치가 다른 관찰자에게 다른 화상을 제공할 수 있다.
상기 편광 제어 액정 패널에 전극이 설치된 구성에 있어서, 편광 제어 액정 패널의 복수의 전극은 각각 제1 방향을 따라 연장되도록 설치되어 있다. 이와 같 이 구성하면, 제1 편광축을 갖는 광과 제2 편광축을 갖는 광을 분리하는 것이 가능한 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 용이하게 제1 방향을 따라 연장되도록 설치할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도1 내지 도5를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(1)의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(1)는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이 화상을 표시하기 위한 표시 패널(2)과, 표시 패널(2)을 협입하도록 배치되는 편광판(3 및 4)과, 표시 패널(2)에 광을 조사하기 위한 백라이트(5)와, 백라이트(5)의 관찰자(10 및 20)(도2 참조)측에 배치된 편광판(6)을 구비하고 있다. 또한, 표시 패널(2)을 협입하도록 배치되는 편광판(3 및 4)은 서로 직교하는 편광축을 갖고 있다. 이 편광판(4)은 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키는 동시에, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광을 흡수하는 기능을 갖고 있다. 또한, 편광판(3)은 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광을 투과시키는 동시에, 제1 편광축을 갖는 광을 흡수하는 기능을 갖고 있다. 또한, 편광판(6)은 백라이트(5)로부터 조사된 광 중, 제1 편광축을 갖는 광을 투과하도록 구성되어 있다. 또한, 백라이트(5)는 본 발명의「광원」의 일예이다.
여기서, 제1 실시 형태에서는, 편광판(6)의 관찰자(10 및 20)측에는 편광 제어 액정 패널(7)이 배치되어 있다. 이 편광 제어 액정 패널(7)은 백라이트(5)로부 터 편광판(6)을 거쳐서 조사된 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키기 위한 편광 제어 영역(7a)과, 제1 편광축을 갖는 광을 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광으로 변화시키기 위한 편광 제어 영역(7b)을 갖고 있다. 또한, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)은 관찰자(10)(20)의 좌측 눈(10a)(20a) 및 우측 눈(10b)(20b)을 연결한 선분에 대해 실질적으로 직교하는 방향[도2의 지면에 대해 수직 방향(도1의 F 방향)]으로 연장되는 동시에, G 방향에 교호로 설치되어 있다. 또한, 편광 제어 영역(7a 및 7b)은 편광 제어 액정 패널(7)의 복수개(예를 들어 4개)의 단위 영역(7c)(도3 참조)에 의해 구성되어 있다. 또한, 도3에 도시한 바와 같이, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 구성하는 단위 영역(7c)에는 각각 전극(7d)이 설치되어 있다. 그리고, 후술하는 2 화면 표시시에는 편광 제어 영역(7a)을 구성하는 4개의 단위 영역(7c)에 대응하는 4개의 전극(7d)에 전압이 인가되는 동시에, 편광 제어 영역(7b)을 구성하는 4개의 단위 영역(7c)에 대응하는 4개의 전극(7d)에는 전압이 인가되지 않도록 제어한다. 또한, 제1 실시 형태에서는 단위 영역(7c)에 설치되는 전극(7d)에 대한 전압의 인가의 유무를 제어함으로써, 편광 제어 영역(7a 및 7b)의 폭을 임의로 변화시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 후술하는 입체 화상의 표시시 및 평면 화상의 표시시에는 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 각각 2개의 단위 영역(7c)에 의해 구성하는 동시에, 편광 제어 영역(7a)을 구성하는 2개의 단위 영역(7c)에 대응하는 2개의 전극(7d)에 전압을 인가하고, 또한 편광 제어 영역(7b)을 구성하는 2개의 단위 영역(7c)에 대응하는 2개의 전극(7d)에 전압을 인가하지 않도록 함으로써, 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 각각 2개의 단위 영역(7c)분의 폭으로 하는 것이 가능하다. 이에 의해, 편광 제어 액정 패널(7)의 전극(7d)의 인가의 유무를 제어함으로써, 용이하게 2 화면 표시 모드와 입체 화상 표시 모드와 평면 화상 표시 모드로 절환하는 것이 가능해진다. 또한, 편광 제어 액정 패널(7)은 본 발명의「편광축 제어 수단」의 일예이다. 또한, 편광 제어 영역(7a)은 본 발명의「제1 편광 제어 영역」의 일예이고, 편광 제어 영역(7b)은 본 발명의「제2 편광 제어 영역」의 일예이다.
또한, 제1 실시 형태에서는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이 편광 제어 액정 패널(7)의 관찰자(10 및 20)측에는 렌티큘러 렌즈(8)가 배치되어 있다. 이 렌티큘러 렌즈(8)에는 실질적으로 반원기둥 형상의 렌즈부(8a)가 도1의 F 방향으로 연장되도록 복수 형성되어 있다. 이 복수의 렌즈부(8a)를 포함하는 렌티큘러 렌즈(8)는 편광 제어 액정 패널(7)에 의해 다른 편광축을 갖도록 분리된 광을 각각 관찰자(10 및 20)의 방향으로 진행시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 렌티큘러 렌즈(8)는 본 발명의「렌즈」 및「제1 렌티큘러 렌즈」의 일예이고, 렌즈부(8a)는 본 발명의「제1 렌즈부」의 일예이다.
또한, 제1 실시 형태에서는 렌티큘러 렌즈(8)와 표시 패널(2)에 부착된 편광판(4) 사이에는 위상차판(9)이 배치되어 있다. 이 위상차판(9)은 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키는 투과 영역(9a)과, 제1 편광축을 갖는 광을 제2 편광축을 갖는 광으로 변화시키기 위한 편광 영역(9b)을 포함하고 있다. 또한, 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)은 도1 및 도5에 도시한 바와 같이 F 방향과 실질적으로 직교하는 G 방향으로 연장되는 동시에, F 방향에 교호로 설치되어 있다. 또한, 위상차판(9)은 본 발명의「제1 위상차판」의 일예이고, 투과 영역(9a)은 본 발명의「제3 편광 제어 영역」의 일예이며, 편광 영역(9b)은 본 발명의「제4 편광 제어 영역」의 일예이다.
또한, 제1 실시 형태에서는 도4 및 도5에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)에 화소열(2a 및 2b)이 G 방향(도5 참조)으로 연장되는 동시에, F 방향에 교호로 설치되어 있다. 이 표시 패널(2)의 화소열(2a 및 2b)은 위상차판(9)의 G 방향으로 연장되도록 마련된 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)에 대응하도록 설치되어 있다. 또한, 편광판(6), 편광 제어 액정 패널(7), 렌티큘러 렌즈(8), 위상차판(9) 및 편광판(4)은 도1 및 도2에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)과 백라이트(5) 사이에 배치되어 있다.
(2 화면 표시 모드)
다음에, 도2 내지 도6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(1)의 2 화면 표시 방법에 대해 설명한다.
우선, 도2, 도3 및 도5를 참조하여, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자(10 및 20)에게 다른 화상을 제공하기 위한 편광 제어 액정 패널(7) 및 표시 패널(2)의 구성에 대해 설명한다. 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 2 화면 표시시에 있어서의 화상 표시 장치(1)에서는, 도2에 도시한 바와 같이 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)으로 이루어지는 세트는 렌티큘러 렌즈(8) 각각의 렌즈부(8a)에 대응하여 1세트씩 설치되어 있다. 즉, 2 화면 표시시에는 상술한 바와 같이 편광 제어 액정 패널(7)의 4개의 전극(7d)마다 전압의 인가의 유무가 변화하도 록 제어함으로써, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 각각 4개의 단위 영역(7c)(도3 참조)에 의해 구성한다. 또한, 도5에 도시한 바와 같이, 표시 패널(2)의 화소열(2a)에는 관찰자(10)가 보기 위한 화상(L2)(예를 들어, 텔레비전용 화상)이 표시되어 있는 동시에, 화소열(2b)에는 관찰자(20)가 보기 위한 화상(R2)(예를 들어, 차량 네비게이션용 화상)이 표시되어 있다.
상기 구성에 있어서, 백라이트(5)로부터 조사된 광은 백라이트(5)의 관찰자(10 및 20)측에 배치된 편광판(6)에 의해 제1 편광축을 갖는 광만을 투과하여 편광 제어 액정 패널(7)을 향해 진행된다. 그리고, 제1 편광축을 갖는 광이 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 투과한다. 이 때, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)에 입사한 광은 편광축이 변화되는 일 없이 투과하는 한편, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7b)에 입사한 광은 편광축이 실질적으로 90°변화되어(제2 편광축을 가진 상태에서) 출사된다. 그 후, 도2에 도시한 바와 같이 제1 편광축을 가진 상태에서 편광 제어 영역(7a)을 출사한 광은 렌티큘러 렌즈(8)에 의해 관찰자(10)를 향해 진행하도록 집광된다. 또한, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 가진 상태에서 편광 제어 영역(7b)을 출사한 광은 렌티큘러 렌즈(8)에 의해 관찰자(20)를 향해 진행하도록 집광된다.
그리고, 도5에 도시한 바와 같이 제1 편광축을 가진 상태에서 관찰자(10)를 향해 진행하는 광은 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)을 갖는 위상차판(9)에 입사한다. 그리고, 제1 편광축을 갖는 광이 위상차판(9)의 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)을 투과한다. 이 때, 위상차판(9)의 투과 영역(9a)을 투과한 광은 편광축이 변화되는 일 없이 투과하는 동시에, 편광 영역(9b)에 입사한 광은 편광축이 실질적으로 90°변화되어(제2 편광축을 가진 상태에서) 출사된다. 그 후, 제1 편광축을 가진 상태에서 위상차판(9)의 투과 영역(9a)으로부터 출사된 관찰자(10)를 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되는 동시에, 그대로 편광판(4)을 투과하여 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 입사한다. 이에 대해, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 가진 상태에서 위상차판(9)의 편광 영역(9b)으로부터 출사된 관찰자(10)를 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되어 흡수된다. 이로 인해, 관찰자(10)에게는 관찰자(20)가 보기 위한 화상(R2)이 표시되어 있는 표시 패널(2)의 화소열(2b)을 통과하는 광이 도달하지 않기 때문에, 관찰자(10)는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 관찰자(20)가 보기 위한 화상(R2)을 볼 수 없다. 이에 의해, 관찰자(10)는 도6에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 관찰자(10)가 보기 위한 화상(L2)을 볼 수 있다.
또한, 제2 편광축을 가진 상태에서, 관찰자(20)를 향해 진행하는 광은 도5에 도시한 바와 같이 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)을 갖는 위상차판(9)으로 입사한다. 그리고, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광이 위상차판(9)의 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)을 투과한다. 이 때, 위상차판(9)의 투과 영역(9a)을 투과한 광은 편광축이 변화되는 일 없이 투과하는 동시에, 편광 영역(9b)에 입사한 광은 편광축이 실질적으로 90°변화된 상태(제1 편광축을 가진 상태)로 출사된다. 그 후, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 가진 상 태에서 위상차판(9)의 투과 영역(9a)으로부터 출사되어 관찰자(20)를 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되어 흡수된다. 이로 인해, 관찰자(20)에게는 관찰자(10)가 보기 위한 화상(L2)이 표시되어 있는 표시 패널(2)의 화소열(2a)을 통과하는 광이 도달하지 않으므로, 관찰자(20)는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 관찰자(10)가 보기 위한 화상(L2)을 볼 수 없다. 이에 대해, 제1 편광축을 가진 상태에서 위상차판(9)의 편광 영역(9b)으로부터 출사되어 관찰자(20)를 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되는 동시에, 그대로 편광판(4)을 투과하여 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 입사한다. 이에 의해, 관찰자(20)는 도6에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 관찰자(20)가 보기 위한 화상(R2)을 보는 것이 가능해진다.
(입체 화상 표시 모드)
다음에, 도7 내지 도9를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(1)의 입체 화상 표시 방법에 대해 설명한다.
우선, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자(10 및 20)에게 입체 화상을 제공하기 위한 편광 제어 액정 패널(7) 및 표시 패널(2)의 구성에 대해 설명한다. 이 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)으로 이루어지는 세트는 도7에 도시한 바와 같이 렌티큘러 렌즈(8)의 각각의 렌즈부(8a)에 대응하여 2세트씩 설치되어 있다. 즉, 입체 화상 표시시에는 상술한 바와 같이 편광 제어 액정 패널(7)의 2개의 전극(7d)마다 전압의 인가의 유무가 변화하도록 제어함으로써, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 각각 2개의 단위 영역(7c)(도3 참조)에 의해 구성하여, 2 화면 표시 모드로부터 입체 화상 표시 모드로 절환한다. 또한, 도8에 도시한 바와 같이, 표시 패널(2)의 화소열(2a)에는 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에 입사시키기 위한 좌측 눈용 화상(L3)이 표시되어 있는 동시에, 화소열(2b)에는 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에 입사시키기 위한 우측 눈용 화상(R3)이 표시되어 있다.
상기 구성에 있어서, 백라이트(5)로부터 조사된 광은 백라이트(5)의 관찰자(10 및 20)측에 배치된 편광판(6)에 의해 제1 편광축을 갖는 광만을 투과하여 편광 제어 액정 패널(7)을 향해 진행된다. 그리고, 제1 편광축을 갖는 광이 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 투과한다. 이 때, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)에 입사한 광은 편광축이 변화되는 일 없이 투과하는 한편, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7b)에 입사한 광은 편광축이 실질적으로 90°변화되어(제2 편광축을 가진 상태에서) 출사된다. 그 후, 제1 편광축을 가진 상태에서 편광 제어 영역(7a)을 출사한 광은 렌티큘러 렌즈(8)에 의해 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)을 향해 진행하도록 집광된다. 또한, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 가진 상태에서 편광 제어 영역(7b)을 출사한 광은 렌티큘러 렌즈(8)에 의해 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10a 및 20a)을 향해 진행하도록 집광된다.
그리고, 도8에 도시한 바와 같이, 제1 편광축을 가진 상태에서 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)을 향해 진행하는 광은 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b) 을 갖는 위상차판(9)에 입사한다. 그리고, 제1 편광축을 갖는 광이 위상차판(9)의 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)을 투과한다. 이 때, 위상차판(9)의 투과 영역(9a)을 투과한 광은 편광축이 변화되는 일 없이 투과하는 동시에, 편광 영역(9b)에 입사된 광은 편광축이 실질적으로 90°변화되어(제2 편광축을 가진 상태에서) 출사된다. 그 후, 제1 편광축을 가진 상태에서 위상차판(9)의 투과 영역(9a)으로부터 출사되어 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)을 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되는 동시에, 그대로 편광판(4)을 투과하여 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 입사한다. 이에 대해, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 가진 상태에서 위상차판(9)의 편광 영역(9b)으로부터 출사되어 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)을 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되어 흡수된다. 이로 인해, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 우측 눈용 화상(R3)이 표시되어 있는 표시 패널(2)의 화소열(2b)을 통과하는 광이 도달하지 않으므로, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)은 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 우측 눈용 화상(R3)을 볼 수 없다. 이에 의해, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 도9에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 좌측 눈용 화상(L3)이 입사된다.
또한, 제2 편광축을 가진 상태에서 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)을 향해 진행하는 광은 도8에 도시한 바와 같이 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)을 갖는 위상차판(9)에 입사한다. 그리고, 제2 편광축을 갖는 광이 위상차판(9)의 투 과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)을 투과한다. 이 때, 위상차판(9)의 투과 영역(9a)을 투과한 광은 편광축이 변화되는 일 없이 투과하는 동시에, 편광 영역(9b)에 입사된 광은 편광축이 실질적으로 90°변화된 상태(제1 편광축을 가진 상태)에서 출사된다. 그 후, 제2 편광축을 가진 상태에서 위상차판(9)의 투과 영역(9a)으로부터 출사되어 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)을 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되어 흡수된다. 이로 인해, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 좌측 눈용 화상(L3)이 표시되어 있는 표시 패널(2)의 화소열(2a)을 통과하는 광이 도달하지 않으므로, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)은 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 좌측 눈용 화상(L3)을 볼 수 없다. 이에 대해, 제1 편광축을 가진 상태에서 위상차판(9)의 편광 영역(9b)으로부터 출사되어 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)을 향하는 광은 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)에 입사되는 동시에, 그대로 편광판(4)을 투과하여 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 입사한다. 이에 의해, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 도9에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 우측 눈용 화상(R3)이 입사된다. 상기한 바와 같이, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈 및 우측 눈에 각각 양안시차를 갖는 좌측 눈용 화상(L3) 및 우측 눈용 화상(R3)이 입사됨으로써, 관찰자(10 및 20)는 입체 화상을 보는 것이 가능해진다.
(화상 열화가 적은 평면 화상 표시 방법)
다음에, 도7, 도10 및 도11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 화 상 표시 장치(1)의 평면 화상 표시 방법에 대해 설명한다.
우선, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자(10 및 20)에 평면 화상을 제공하기 위한 편광 제어 액정 패널(7) 및 표시 패널(2)의 구성에 대해 설명한다. 이 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)으로 이루어지는 세트는 도7에 도시한 입체 화상 표시 모드와 마찬가지로, 렌티큘러 렌즈(8)의 각각의 렌즈부(8a)에 대응하여 2세트씩 설치되어 있다. 즉, 화상 열화가 적은 평면 화상 표시시에는 상술한 바와 같이 편광 제어 액정 패널(7)의 2개의 전극(7d)마다 전압의 인가의 유무가 변화하도록 제어함으로써, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 각각 2개의 단위 영역(7c)(도3 참조)에 의해 구성한다. 또한, 도10에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)에는 0/120초 내지 2/120초 사이에는 평면 화상(S1)이 표시되어 있고, 2/120초 내지 4/120초 사이에는 평면 화상(S2)이 표시되어 있다. 그리고, 이 후에는 1/60초마다 차례로 평면 화상이 표시된다.
여기서, 제1 실시 형태의 평면 화상의 표시시에는, 편광 제어 액정 패널(7)은 전극(7d)의 인가 상태를 제어함으로써, 표시 패널(2)의 1/2 프레임 기간(1/120초)마다 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a와 7b)이 교대되도록 제어된다. 상기 구성에 있어서, 0/120초 내지 1/120초 사이에는, 도10 및 도11에 도시한 바와 같이 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 평면 화상(S1)이 입사한다. 또한, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 평면 화상(S1)이 입사한다. 그리고, 1/120초 내지 2/120초 사이에는 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)이 교대되도록 제어되므로, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)을 향하는 광은 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7b)을 투과함으로써, 편광축이 실질적으로 90°변화된 상태에서 위상차판(9)을 향해 진행한다. 그로 인해, 도11에 도시한 바와 같이 1/120초 내지 2/120초 사이에는, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 평면 화상(S1)이 입사하는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 평면 화상(S1)이 입사한다.
그리고, 2/120초 내지 3/120초 사이에는, 0/120초 내지 1/120초 사이와 마찬가지로, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 평면 화상(S2)이 입사하는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 평면 화상(S2)이 입사한다. 그리고, 3/120초 내지 4/120초 사이에는, 1/120초 내지 2/120초 사이와 마찬가지로 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 평면 화상(S2)이 입사하는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 평면 화상(S2)이 입사한다. 이렇게 하여, 2/120초(1/60초) 사이에 관찰자(10 및 20)에게 표시 패널(2)의 전체 영역에 표시되는 평면 화상(S)을 입사시키는 것이 가능해지므로, 관찰자(10 및 20)에게 화상 열화가 적은 평면 화상을 제공하는 것이 가능해진다.
(입체 화상 표시 모드에서의 화상 열화 억제 방법)
다음에, 도7, 도12 및 도13을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예 에 의한 화상 표시 장치(1)의 화상 열화가 적은 입체 화상 표시 방법에 대해 설명한다.
우선, 본 제1 실시 형태의 변형예에 의한 화상 표시 장치(1)의 편광 제어 액정 패널(7) 및 표시 패널(2)의 구성은 도7에 도시한 입체 화상 표시 모드와 마찬가지로 렌티큘러 렌즈(8)의 각각의 렌즈부(8a)에 대응하여 2세트씩 설치되어 있다. 즉, 화상 열화가 적은 화상 표시시에는 상술한 바와 같이 편광 제어 액정 패널(7)의 2개의 전극(7d)마다 전압의 인가의 유무가 변화하도록 제어함으로써, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 각각 2개의 단위 영역(7c)(도3 참조)에 의해 구성한다.
여기서, 본 제1 실시 형태의 변형예에 의한 입체 표시 방법에서는 도12에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)은 표시 패널(2)의 화소 전극(도시하지 않음)의 인가 상태를 제어함으로써, 표시 패널(2)의 1/2 프레임 기간(1/120초)마다 표시 패널(2)의 화소열(2a)과 화소열(2b)에 표시되는 좌측 눈용 화상과 우측 눈용 화상이 교대되도록 제어된다. 즉, 0/120초 내지 1/120초 사이에는, 표시 패널(2)의 화소열(2a)에는 좌측 눈용 화상(L4)이 표시되어 있는 동시에, 화소열(2b)에는 우측 눈용 화상(R4)이 표시되어 있다. 그리고, 1/120초 내지 2/120초 사이에는, 표시 패널(2)의 화소열(2a)에는 우측 눈용 화상(R4)이 표시되어 있는 동시에, 화소열(2b)에는 좌측 눈용 화상(L4)이 표시되어 있다. 그리고, 2/120초 내지 3/120초 사이에는, 표시 패널(2)의 화소열(2a)에는 좌측 눈용 화상(L5)이 표시되어 있는 동시에, 화소열(2b)에는 우측 눈용 화상(R5)이 표시되어 있다. 그리고, 3/120초 내지 4/120초 사이에는, 표시 패널(2)의 화소열(2a)에는 우측 눈용 화상(R5)이 표시되어 있는 동시에, 화소열(2b)에는 좌측 눈용 화상(L5)이 표시되어 있다. 그 후에도, 마찬가지로 하여, 1/120초마다 좌측 눈용 화상과 우측 눈용 화상이 교대되어 표시된다.
상기 구성에 있어서, 0/120초 내지 1/120초 사이에는, 도12 및 도13에 도시한 바와 같이 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 좌측 눈용 화상(L4)이 입사되는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 우측 눈용 화상(R4)이 입사된다. 그리고, 1/120초 내지 2/120초 사이에는 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)이 교대되도록 제어되므로, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)을 향하는 광은 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7b)을 투과함으로써, 편광축이 실질적으로 90°변화된 상태에서 위상차판(9)을 향해 진행한다. 이 때, 표시 패널(2)의 화소열(2a와 2b)에 표시되는 좌측 눈용 화상(L4)과 우측 눈용 화상(R4)이 교대되도록 제어되므로, 도13에 도시한 바와 같이 1/120초 내지 2/120초 사이에는, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 좌측 눈용 화상(L4)이 입사하는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 우측 눈용 화상(R4)이 입사한다.
그리고, 2/120초 내지 3/120초 사이에는 0/120초 내지 1/120초 사이와 마찬가지로, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a) 에 표시되는 좌측 눈용 화상(L5)이 입사하는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 우측 눈용 화상(R5)이 입사한다. 그 후, 3/120초 내지 4/120초 사이에는 1/120초 내지 2/120초 사이와 마찬가지로, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 표시되는 좌측 눈용 화상(L5)이 입사하는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)에는 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 우측 눈용 화상(R5)이 입사한다. 이들 결과, 1 프레임 기간[2/120초(1/60초)] 동안에 관찰자(10 및 20)의 우측 눈(10b 및 20b)은 표시 패널(2)의 모든 영역[화소열(2a 및 2b)]에 표시되는 우측 눈용 화상을 보는 것이 가능해지는 동시에, 관찰자(10 및 20)의 좌측 눈(10a 및 20a)에는 표시 패널(2)의 모든 영역[화소열(2a 및 2b)]에 표시되는 좌측 눈용 화상을 보는 것이 가능해지므로, 관찰자(10 및 20)는 화상 열화가 적은 입체 화상을 보는 것이 가능해진다.
(제1 실시 형태의 효과)
제1 실시 형태에서는 상기한 바와 같이 백라이트(5)와 표시 패널(2) 사이에 백라이트(5)로부터 편광판(6)을 거쳐서 조사된 광을, 제1 편광축을 갖는 광과, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광으로 분리하기 위한 편광 제어 액정 패널(7)을 설치하는 동시에, 편광 제어 액정 패널(7)과 표시 패널(2) 사이에 편광 제어 액정 패널(7)에 의해 다른 편광축을 갖도록 분리된 광을 각각 소정의 방향으로 진행시키는 렌티큘러 렌즈(8)를 설치함으로써, 백라이트(5)로부터 조사된 광을 표시 패널(2)로 입사시키기 전에 관찰 위치가 다른 관찰자(10 및 20)를 향하 도록 분리할 수 있다. 이에 의해, 화소 피치가 작은 고해상도의 표시 패널(2)을 이용하였다 해도, 표시 패널(2)의 화소 피치에 의존하는 일 없이, 관찰자(10 및 20)를 향해 광이 진행되므로, 관찰 위치가 다른 관찰자(10 및 20)에 다른 고해상도의 화상을 제공할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는 편광 제어 액정 패널(7)에 의해 다른 편광축을 갖도록 분리된 광을 각각 소정의 방향으로 진행시키는 렌티큘러 렌즈(8)를 설치함으로써, 표시 패널(2)을 출사한 광을 소정 각도의 방향으로 진행하도록 제한하는 부재를 거쳐서 진행시키는 경우와 달리, 관찰자(10 및 20)를 향해 진행하는 광이 차단되지 않으므로, 관찰자(10 및 20)를 향해 진행되는 광의 휘도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 화상이 어둡게 보이는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는 편광 제어 액정 패널(7)에 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키기 위한 편광 제어 영역(7a)과, 제1 편광축을 갖는 광을 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광으로 변화시키기 위한 편광 제어 영역(7b)을 마련하는 동시에, 렌티큘러 렌즈(8)에 편광 제어 영역(7a 및 7b)으로 이루어지는 세트에 대응하여 실질적으로 반원기둥 형상의 렌즈부(8a)를 설치함으로써, 제1 편광축을 갖는 광과, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광을 렌티큘러 렌즈(8)의 렌즈부(8)에 의해 관찰 위치가 다른 관찰자(10 및 20)를 향하도록 분리할 수 있으므로, 관찰 위치가 다른 관찰자(10 및 20)에게 용이하게 다른 화상을 제공할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는 표시 패널(2)에 위상차판(9)의 도1의 G방향으로 연장되도록 마련된 투과 영역(9a) 및 편광 영역(9b)에 대응하도록 화소열(2a 및 2b)을 설치함으로써, 위상차판(9)의 투과 영역(9a)을 투과한 광을 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 입사시키는 동시에 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 화상(L2)(도4 참조)을 유지시킨 상태에서 관찰자(10)를 향해 진행시킬 수 있다. 또한, 편광 영역(9b)을 투과한 광을 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 입사시키는 동시에 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 표시되는 화상(R2)(도4 참조)을 유지시킨 상태에서 관찰자(20)를 향해 진행시킬 수 있다. 이에 의해, 용이하게 관찰 위치가 다른 관찰자(10 및 20)에게 다른 화상을 제공할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는 편광 제어 액정 패널(7)에 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키기 위한 편광 제어 영역(7a)과, 제1 편광축을 갖는 광을 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광으로 변화하게 하기 위한 편광 제어 영역(7b)이 도1의 F 방향으로 연장되는 동시에 G 방향에 교호로 설치함으로써, 편광 제어 영역(7a)의 전극(7d)에 전압을 인가함으로써 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)에 위치하는 액정에 의해 백라이트(5)로부터 조사된 광의 편광축을 변화시키는 일 없이, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)을 투과시킬 수 있다. 또한, 편광 제어 영역(7b)의 전극(7d)에 전압을 인가하지 않음으로써, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7b)에 위치하는 액정에 의해 백라이트(5)로부터 조사된 광의 편광축을 실질적으로 90°변화시킨 상태에서 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7b)을 투과시킬 수 있다. 이들에 의해, 백라이트(5)로부터 조사된 광의 편광축을 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 제어하기 위한 복수개의 전극(7d)의 인가 상태를 제어하여, 백라이트(5)로부터 조사되는 광의 도달 영역을 제어함으로써, 2 화면 표시시에는 4개의 전극(7d)에 의해 구성되는 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 2개의 전극에 의해 구성할 수 있으므로, 편광 제어 영역(7a) 및 편광 제어 영역(7b)을 세분화할 수 있다. 이에 의해, 백라이트(5)로부터 조사되는 광을 세분화된 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 거쳐서 렌티큘러 렌즈(8)의 렌즈부(8a)에 입사시킴으로써, 광의 도달 영역을 세분화할 수 있다. 이로 인해, 광의 도달 영역을 관찰자(10)(20)의 우측 눈(10b)(20b) 및 좌측 눈(10a)(20a)에 각각 대응하도록 세분화할 수 있으므로, 양안시차가 있는 화상을 관찰자(10)(20)의 좌측 눈(10a)(20a) 및 우측 눈(10b)(20b)에 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자(10 및 20)에게 입체 화상을 제공할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도3 및 도14를 참조하여, 본 제2 실시 형태에서는 상기 제1 실시 형태와는 달리 관찰자의 관찰 위치의 이동에 수반하여 입체 화상의 표시 위치를 변화시키는 화상 표시 장치(100)에 대해 설명한다.
본 제2 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(100)는 도14에 도시한 바와 같이 관찰자(10)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출 센서(130)와, 위치 검출 센서(130)에 의해 검출된 관찰자(10)의 위치에 따라서 편광 제어 액정 패널(7)의 전극(7d)을 인가 상태로 하여, 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 이동시키기 위한 제어부(140)를 구 비하고 있다. 또한, 위치 검출 센서(130)는 본 발명의「위치 검출 수단」의 일예이다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)은 편광 제어 액정 패널(7)의 전극(7d)(도3 참조)의 인가 상태를 제어함으로써, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)을 하나의 단위 영역(7c)(도3 참조)에 의해 구성하여, 관찰자의 관찰 위치의 이동에 수반하여 입체 화상의 표시 위치를 변화시키는 모드(헤드 트래킹 모드)로 절환한다. 또한, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7b)은 편광 제어 영역(7a)을 구성하는 단위 영역(7c) 이외의 단위 영역(7c)에 의해 구성되어 있다. 또한, 제2 실시 형태의 그 밖의 구성은 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
상기한 구성을 갖는 제2 실시 형태의 화상 표시 장치(100)에 있어서, 관찰자(10)가 도14의 화살표 H 방향으로(도14의 위치 P로부터 도14의 위치 Q로) 이동한 경우에 대해 설명한다. 이 경우에는, 위치 검출 센서(130)가, 관찰자(10)의 관찰 위치가 도14의 화살표 H 방향으로 이동한 것을 검출한다. 그리고, 위치 검출 센서(130)로부터 제어부(140)로 이동 검출 정보가 송신된다. 이 이동 검출 정보를 기초로 하여, 제어부(140)는 편광 제어 영역(7a)을 투과한 광이 관찰자(10)의 좌측 눈(10a)에 입사하도록 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)을 도14의 화살표 I 방향으로 편광 제어 영역(7a1)의 위치까지 이동시킨다.
(제2 실시 형태의 효과)
제2 실시 형태에서는 상기한 바와 같이 관찰자(10)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출 센서(130)와, 위치 검출 센서(130)에 의해 검출된 관찰자(10)의 위치에 따라서 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a) 및 편광 제어 영역(7b)을 이동시키기 위한 제어부(140)를 설치함으로써, 관찰자(10)가 움직이는 것을 위치 검출 센서(130)에 의해 검출하는 동시에, 그 이동 검출 정보를 기초로 하여 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 제어 영역(7a)과 편광 제어 영역(7b)을 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 관찰자(10)가 이동한 경우에도 관찰자(10)에게 적절한 화상을 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 실시 형태의 위치 검출 센서(130)를 화상 인식 등에 의해 여러명의 관찰자의 이동을 검출 가능하게 구성하는 동시에, 제어부(140)를 여러명의 관찰자에게 대응하는 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 각각에 이동 가능하도록 구성하면, 여러명의 관찰자가 이동한 경우에도 각 관찰자에게 적절한 입체 화상을 제공할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도2, 도15 내지 도19를 참조하여, 본 제3 실시 형태에서는 상기 제1 실시 형태의 구성과 달리, 관찰자에게 적절한 화상인 정시상(orthoscopic image)을 제공하는 방법에 대해 설명한다.
본 제3 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(200)는 도15에 도시한 바와 같이 화상을 표시하기 위한 표시 패널(202)과, 표시 패널(202)을 협입하도록 배치되는 편광판(3 및 4)과, 표시 패널(202)에 광을 조사하기 위한 백라이트(5)와, 백라이트(5)의 관찰자(10 및 20)(도2 참조)측에 배치된 편광판(6)을 구비하고 있다. 또한, 표시 패널(202)은 두께(t1)(예를 들어, 약 0.7 ㎜)를 갖는 글래스[굴절률(n3) = 약 1.53]로 이루어진다. 또한, 편광판(4)은 두께(t2)(약 0.1 ㎜)를 갖는 수지[굴 절률(n4) = 약 1.49]로 이루어진다.
또한, 렌티큘러 렌즈(8)와 표시 패널(202)에 부착된 편광판(4) 사이에는 위상차판(209)이 배치되어 있다. 이 위상차판(209)은 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키는 투과 영역(209a)과, 제1 편광축을 갖는 광을 제2 편광축을 갖는 광으로 변화시키기 위한 편광 영역(209b)을 포함하고 있다. 또한, 위상차판(209)은 본 발명의「제1 위상차판」의 일예이고, 투과 영역(209a)은 본 발명의「제3 편광 제어 영역」의 일예이고, 편광 영역(209b)은 본 발명의「제4 편광 제어 영역」의 일예이다.
여기서, 제3 실시 형태에서는 투과 영역(209a)과 편광 영역(209b) 사이에는 차광 영역(209c)이 마련되어 있다. 또한, 투과 영역(209a)과 편광 영역(209b)과 차광 영역(209c)은 도15의 J 방향과 실질적으로 직교하는 방향[관찰자(10 및 20)의 좌우의 눈을 연결하는 선에 평행한 방향]으로 연장되도록 설치되어 있다. 또한, 투과 영역(209a 및 209b)은 위상차판(209)의 투과 영역(209a) 및 편광 영역(209b)의 도15의 J 방향의 길이를 p, 도15의 J 방향의 개구율을 α라 하면, 도15의 J 방향의 개구 길이(P) =αㆍp를 갖고 있다.
또한, 표시 패널(202)에는 화소열(202a 및 202b)이 도15의 J 방향과 실질적으로 직교하는 방향[관찰자(10 및 20)의 좌우의 눈을 연결하는 선에 평행한 방향]으로 연장되도록 설치되어 있다. 이 화소열(202a 및 202b)은 각각 위상차판(209)의 J 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 연장되도록 마련된 투과 영역(209a) 및 편광 영역(209b)에 대응하도록 설치되어 있다. 또한, 표시 패널(202)의 화소열 (202a)에는 관찰자(10)가 보기 위한 화상(L8)이 표시되어 있는 동시에, 화소열(202b)에는 관찰자(20)가 보기 위한 화상(R8)이 표시되어 있다. 또한, 화소 열(202a 및 202b)은 표시 패널(202)의 화소열(202a 및 202b)의 도15의 J 방향의 길이를 q, 도15의 J 방향의 개구율을 β(0.78635)라 하면, 도15의 J 방향의 화소의 개구 길이(Q) =βㆍq(0.1498 ㎜)를 갖고 있다.
여기서, 제3 실시 형태에서는 위상차판(209)에 차광 영역(209c)이 마련되어 있는 것에 부가하여, 표시 패널(202)의 화소열(202a와 202b) 사이에 차광 부재(202c)가 설치되어 있다. 이 차광 부재(202c)는 도15의 J 방향과 실질적으로 직교하는 방향[관찰자(10 및 20)의 좌우의 눈을 연결하는 선에 평행한 방향]으로 연장되도록 설치되어 있다.
또한, 관찰자(10 및 20)는 표시 패널(202)로부터 관찰 거리(K)(750 ㎜) 떨어진 위치로부터 관찰하고 있다. 또한, 표시 패널(202)로부터 위상차판(209)까지의 거리(d)를 표시 패널(202)의 두께(t1)와 편광판(4)의 두께(t2)를 공기 환산함으로써 산출하면, 거리(d) = t1/n3 + t2/n4 = 0.5246 ㎜가 된다. 또한, 도15에서는 편광판(4)과 위상차판(209) 사이에 간격이 마련되어 있지만, 실제로는 편광판(4)과 위상차판(209) 사이에는 간격은 존재하지 않는다. 또한, 위상차판(209)의 투과 영역(209a)[편광 영역(209b)]을 투과하는 동시에, 표시 패널(202)의 화소열(202a)[화소열(202b)]을 투과한 광은 관찰 거리(K)만큼 떨어진 위치에 X의 길이를 갖는 정시 영역(orthoscopic area)(280)을 형성한다. 또한, 마찬가지로 위상차판(209)의 투과 영역(209a)[편광 영역(209b)]을 투과하는 동시에, 표시 패널(202)의 화소열 (202b)[화소열(202a)]을 투과한 광은 관찰 거리(K)만큼 떨어진 위치에 X의 길이를 갖는 역시 영역(inverse orthoscopic area)(281)을 형성한다.
우선, 도16을 참조하여, 위상차판(209)에 차광 영역(209c)이 마련되어 있지 않고, 또한 표시 패널(202)에 차광 부재(202c)가 설치되어 있지 않은 경우(α = 1 또한 β = 1의 경우)에 대해 설명한다.
이 경우, 도16에 도시한 바와 같이 위상차판(209)의 투과 영역(209a) 및 편광 영역(209b)은 도16의 J 방향의 길이(P) = p를 갖고 있다. 또한, 표시 패널(202)의 화소열(202a 및 202b)은 도16의 J 방향의 길이(Q) = q(0.1905 ㎜)를 갖고 있다. 또한, 도16을 참조하여, p의 길이의 밑변과 꼭지점(290)을 포함하는 삼각형(291)과, q의 길이의 밑변과 꼭지점(290)을 포함하는 삼각형(292)의 상사 관계로부터,
p : d + K = q : K …(3)
이 식 (3)을 p에 대한 식으로 하면, 다음의 식 (4)를 유도할 수 있다.
p = q(d + K)/K …(4)
다음에, 도17을 참조하여 위상차판(209)에 차광 영역(209c)을 마련하는 동시에, 표시 패널(202)에 차광 부재(202c)가 설치되어 있지 않은 경우(0 < α < 1 또한 β = 1인 경우)에 대해 설명한다.
이 경우, 도17에 도시한 바와 같이 위상차판(209)의 투과 영역(209a) 및 편광 영역(209b)은 도17의 J 방향의 길이(개구 길이)(P) =αㆍp를 갖고 있다. 또한, 표시 패널(202)의 화소열(202a 및 202b)은 도17의 J 방향의 길이(개구 길이 )(Q) = q(0.1905 ㎜)를 갖고 있다. 또한, 위상차판(209)의 차광 영역(209c)에 의해 정시 영역(280)에 광이 도달하지 않는 광 미도달 영역(280a) 및 역시 영역(281)에 광이 도달하지 않는 광 미도달 영역(281a)이 형성된다. 또한, 역시 영역(281)에 형성되는 광 미도달 영역(281a)에 의해 관찰자(10 및 20)가 정시상만을 볼 수 있는 길이(Y)를 갖는 적시 영역(285)이 형성된다. 즉, 관찰자(10 및 20)가 이 적시 영역(285)에서 관찰하면, 관찰자(10 및 20)의 눈에는 정시상만 비치게 된다. 또한, 위상차판(209)의 편광 영역(209b)의 하단부를 통과하는 동시에 표시 패널(202)의 화소열(202b)의 하단부를 통과하는 광선(270)에 평행한 보조선(271)을 표시 패널(202)의 화소열(202a)의 하단부로부터 그어 둔다. 또한, 위상차판(209)의 편광 영역(209b)의 상단부를 통과하는 동시에 표시 패널(202)의 화소열(202b)의 상단부를 통과하는 광선(272)에 평행한 보조선(273)을 위상차판(209)의 편광 영역(209b)의 하단부로부터 그어 둔다. 이에 의해, 도17에 도시한 바와 같이 광선(270)과 보조선(273)과 꼭지점(251)을 포함하는 삼각형(해칭 영역)(293)과, 광선(272)과 보조선(271)과 꼭지점(252)을 포함하는 삼각형(해칭 영역)(294)의 상사 관계로부터 다음의 식 (5)를 유도할 수 있다.
q - αㆍp : Y - q = d : K …(5)
또한, 위상차판(209)의 편광 영역(209b)의 하단부를 통과하는 동시에 표시 패널(202)의 화소열(202b)의 상단부를 통과하는 광선(274)과 광선(270)과 꼭지점(251)을 포함하는 삼각형(295)과, q의 길이의 밑면과 꼭지점(251)을 포함하는 삼각형(296)과의 상사 관계로부터 식 (6)을 유도할 수 있다.
q : d = X/2 : K + d …(6)
그리고, 식 (5) 및 식 (6)에 의해 Y에 대한 식으로 하면, 다음의 식 (7)을 유도할 수 있다.
Y = X/2 - αㆍpㆍK/d …(7)
다음에, 도18을 참조하여, 위상차판(209)에 차광 영역(209c)을 마련하는 동시에, 표시 패널(202)에 차광 부재(202c)를 설치하는 경우(0 < α < 1 또한 0 < β < 1의 경우) (제3 실시 형태)에 대해 설명한다.
본 제3 실시 형태의 경우, 도18에 도시한 바와 같이 위상차판(209)의 투과 영역(209a) 및 편광 영역(209b)은 도18의 J 방향의 길이(개구 길이)(P) = αㆍp를 갖고 있다. 또한, 표시 패널(202)의 화소열(202a) 및 화소열(202b)은 도18의 J 방향의 길이(개구 길이)(Q) = βㆍq(0.1498 ㎜)를 갖고 있다. 또한, 위상차판(209)의 차광 영역(209c)에 의해 정시 영역(280)에 광이 도달하지 않는 광 미도달 영역(280a) 및 역시 영역(281)에 광이 도달하지 않는 광 미도달 영역(281a)이 형성된다. 또한, 표시 패널(202)의 차광 부재(202c)에 의해 정시영역(280)에 광이 도달하지 않는 광 미도달 영역(280b) 및 역시 영역(281)에 광이 도달하지 않는 광 미도달 영역(281b)이 형성된다. 또한, 역시 영역(281)에 형성되는 광 미도달 영역(281a와 281b)에 의해 관찰자(10 및 20)가 정시상만을 볼 수 있는 길이(Y)를 갖는 적시 영역(285)이 형성된다. 즉, 관찰자(10 및 20)가 이 적시 영역(285)에서 관찰하면, 관찰자(10 및 20)의 눈에는 정시상만 비치게 된다. 또한, 광 미도달 영역(281b)의 외측에는 정시상과 역시상의 양방의 상이 관찰되는 크로스토크 영역(286) 이 형성된다. 이 크로스토크 영역(286)은 J 방향의 길이(Z)를 갖는다. 또한, 길이(Y)의 적시 영역(285)과 적시 영역(285)의 외측에 형성되는 크로스토크 영역(286)을 더한 길이를 X2(= Y + 2Z)로 한다. 또한, 도18을 참조하여, αㆍp의 길이의 밑면과 꼭지점(253)을 포함하는 삼각형(해칭 영역)(297)과, βㆍq의 길이의 밑면과 꼭지점(253)을 포함하는 삼각형(해칭 영역)(298)의 상사 관계로부터 식 (8)을 유도할 수 있다.
αㆍp : d2 = βㆍq : d - d2 …(8)
또한, βㆍq의 길이의 밑면과 꼭지점(253)을 포함하는 삼각형(해칭 영역)(298)과, X2의 길이의 밑면과 꼭지점(253)을 포함하는 삼각형(299)의 상사 관계로부터 식 (9)를 유도할 수 있다.
βㆍq : d - d2 = X2 : K + d - d2 …(9)
또한, d2는 위상차판(209)의 편광 영역(209b)의 상단부를 통과하는 동시에 표시 패널(202)의 화소열(202b)의 하단부를 통과하는 광선(275)과, 위상차판(209)의 편광 영역(209b)의 하단부를 통과하는 동시에 표시 패널(202)의 화소열(202b)의 상단부를 통과하는 광선(276)과의 교점[꼭지점(253)]과 위상차판(209) 사이의 거리이다. 또한, 상기 식 (8)로부터 d2에 대한 식으로 하면, 다음의 식 (10)을 유도할 수 있다.
d2 = αㆍpㆍd/(αㆍp + βㆍq) …(10)
그리고, 상기 식 (10)을 상기 식 (9)에 대입함으로써, 다음의 식 (11)을 유도할 수 있다.
X2 = (K + d)(αㆍp + βㆍq)/d - αㆍp …(11)
또한, 적시 영역(285)의 외측에 형성된 J 방향의 길이(Z)를 갖는 크로스토크 영역(286)은, 2Z = X2 - Y에 의해 정의되므로, 다음의 식 (12)로 나타낼 수 있다.
Z = (X2 - Y)/2 …(12)
또한, 크로스토크 영역(286)은 도18에 도시한 바와 같이, Y/2 + Z + Y/2 = X/2로 나타낼 수 있으므로, 다음의 식 (13)으로 나타낼 수 있다.
Y = X/2 - Z …(13)
또한, J 방향의 길이(Z)를 갖는 크로스토크 영역(286)을 없애기 위해서는, 상기 식 (12) 및 상기 식 (13)에 있어서, Z = 0, 즉 X2 = Y 및 Y= X/2로 할 필요가 있으므로, 상기 식 (6)에 X/2 = Y를 대입하는 동시에, 상기 식 (11)에 X2 = Y를 대입하고, 또한 그것들 2개의 식으로부터 Y를 소거하도록 전개하면, 다음의 식 (14)를 유도할 수 있다.
q(K + d)/d - (K + d)(αㆍp + βㆍq)/d +αㆍp = 0 …(14)
또한, 상기 식 (14)를 정리하여 다음의 식 (15)를 유도할 수 있다.
q(K + d)(1 - β) - αㆍpㆍK = 0 …(15)
또한, 상기 식 (15)에 상기 식 (4)를 대입함으로써, 다음의 식 (16)을 유도할 수 있다.
(1 - α - β)pㆍK = 0 …(16)
또한, Y = X/2이므로, 식 (16)의 좌변 및 우변에 각각 X/2, Y를 가산해도 등식이 성립하여, 다음의 식 (17)을 유도할 수 있다.
Y = (1 - α - β)pㆍK + X/2 …(17)
여기서, p 및 K는 0이 아니므로, 1 - α - β = 0이 된다. 이에 의해,α = 1 - β가 된다. 즉, 도15 및 도18에 나타낸 제3 실시 형태의 구성에 있어서, 크로스토크 영역(286)을 없애기 위해서는 도19에 나타내는 그래프와 같이 위상차판(209)의 개구율(α)을 표시 패널(202)의 개구율(β)을 이용하여, α = 1 - β(α = 0.2136)가 되도록 설계하면 된다. 또한, 도19에는 도17에 도시한 위상차판(209)에 차광 영역(209c)이 설치되어 있는 동시에, 표시 패널(202)에는 차광 부재가 설치되어 있지 않은 구성에 대응하는 식 (7)에 의해 규정되는 선(실선)과, 도18에 나타낸 위상차판(209)에 차광 영역(209c)이 설치되어 있는 동시에, 표시 패널(202)에도 차광 부재(202c)가 설치된 제3 실시 형태의 구성에 대응하는 식 (17)에 의해 규정되는 선(2점 쇄선)이 나타나 있다.
(제3 실시 형태의 효과)
제3 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 위상차판(209)의 투과 영역(209a)과 편광 영역(209b) 사이에 차광 영역(209c)을 마련함으로써, 관찰자(10 및 20)의 역시 영역(281)의 위치에 광이 도달하지 않는 광 미도달 영역(281a)을 형성할 수 있다. 그리고, 이와 같은 광 미도달 영역(281a)에서는, 관찰자(10)는 관찰자(10)용 화상을 볼 수 있는 동시에, 관찰자(20)는 관찰자(20)용 화상을 볼 수 있다. 그 결과, 관찰자(10)의 좌측 눈(10a) 및 우측 눈(10b)에 관찰자(20)용 화상이 들어가는 것을 억제할 수 있는 동시에, 관찰자(20)의 좌측 눈(20a) 및 우측 눈(20b)에 관찰 자(10)용 화상이 들어가는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에서는 위상차판(209)에 차광 영역(209c)을 마련하는 것에 부가하여, 표시 패널(202)의 화소열(202a)과 화소열(202b) 사이에 차광 부재(202c)를 설치함으로써, 관찰자(10 및 20)의 역시 영역(281)의 위치에 광 미도달 영역(281a)에 부가하여 광 미도달 영역(281b)도 형성할 수 있으므로, 길이가 큰 광 미도달 영역(281a 및 281b)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 그 길이가 큰 광 미도달 영역(281a 및 281b)에서는 관찰자(10)는 관찰자(10)용 화상만을 볼 수 있는 동시에, 관찰자(20)는 관찰자(20)용 화상을 볼 수 있으므로, 관찰자(10)의 좌측 눈(10a) 및 우측 눈(10b)에 관찰자(20)용 화상이 들어가는 것을 보다 유효하게 억제할 수 있는 동시에, 관찰자(20)의 좌측 눈(20a) 및 우측 눈(20b)에 관찰자(10)용 화상이 들어가는 것을 보다 유효하게 억제할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도20 및 도21을 참조하여, 본 제4 실시 형태에서는 상기 제1 실시 형태의 구성에 있어서, 편광 제어 액정 패널 대신에 위상차판(307)을 이용한 경우에 대해 설명한다. 또한, 위상차판(307) 이외의 구성은 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다.
여기서, 제4 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(300)에서는, 도20 및 도21에 도시한 바와 같이 편광판(6)과 렌티큘러 렌즈(8) 사이에는 위상차판(307)이 배치되어 있다. 이 위상차판(307)은 백라이트(5)로부터 편광판(6)을 거쳐서 조사된 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키기 위한 투과 영역(307a)과, 제1 편광축을 갖는 광을 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광으로 변화시키기 위한 편광 영역(307b)을 갖고 있다. 또한, 위상차판(307)의 투과 영역(307a) 및 편광 영역(307b)은 관찰자(10)(20)의 좌측 눈(10a)(20a) 및 우측 눈(10b)(20b)을 연결한 선분에 대해 실질적으로 수직인 방향(도20의 L 방향)으로 연장되는 동시에, 도20의 L 방향과 실질적으로 직교하는 방향에 교호로 설치되어 있다. 또한, 위상차판(307)은 본 발명의「편광축 제어 수단」및「제2 위상차판」의 일예이다. 또한, 투과 영역(307a)은 본 발명의「제2 편광 제어 영역」의 일예이고, 편광 영역(307b)은 본 발명의「제1 편광 제어 영역」의 일예이다.
다음에, 도21을 참조하여 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(300)의 2 화면 표시 방법에 대해 설명한다.
우선, 다른 관찰 위치에 위치하는 관찰자(10 및 20)에 다른 화상을 제공하는 2 화면 표시를 행하기 위한 위상차판(307) 및 표시 패널(2)의 구성에 대해 설명한다. 이 위상차판(307)의 투과 영역(307a) 및 편광 영역(307b)으로 이루어지는 세트는 도21에 도시한 바와 같이 렌티큘러 렌즈(8) 각각의 렌즈부(8a)에 대응하여 1세트씩 설치되어 있다.
상기 구성에 있어서, 백라이트(5)로부터 조사된 광은 백라이트(5)의 관찰자(10 및 20)측에 배치된 편광판(6)에 의해 제1 편광축을 갖는 광만을 투과하여, 위상차판(307)을 향해 진행한다. 그리고, 제1 편광축을 갖는 광이 위상차판(307)의 투과 영역(307a) 및 편광 영역(307b)을 투과한다. 이 때, 위상차판(307)의 투과 영역(307a)에 입사한 광은 편광축이 변화되는 일 없이 투과하는 한편, 위상차판 (307)의 편광 영역(307b)에 입사한 광은 편광축이 90°변화되어 출사된다. 그 후, 제1 편광축을 가진 상태에서 투과 영역(307a)을 출사한 광은 렌티큘러 렌즈(8)에 의해 관찰자(10)를 향해 진행하도록 집광된다. 또한, 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 가진 상태에서 편광 영역(307b)을 투과한 광은 렌티큘러 렌즈(8)에 의해 관찰자(20)를 향해 진행하도록 집광된다. 이 후의 화상 표시 장치(300)의 동작은 상기 제1 실시 형태의 화상 표시 장치(100)와 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다.
(제4 실시 형태의 효과)
제4 실시 형태에서는 상기한 바와 같이 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키는 투과 영역(307a)과, 제1 편광축을 갖는 광을 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광으로 변화시키기 위한 편광 영역(307b)이 도20의 L 방향으로 연장되는 동시에 도20의 L 방향과 실질적으로 직교하는 방향에 교호로 설치된 위상차판(307)을 설치함으로써, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 편광 제어 액정 패널(7)을 이용하는 경우에 비해 간단한 구성으로, 백라이트(5)로부터 조사된 광을 다른 편광축을 갖는 광으로 분리할 수 있다.
(제5 실시 형태)
도22를 참조하여, 본 제5 실시 형태에서는 상기 제1 실시 형태의 구성에 있어서, 위상차판(9)과 표시 패널(2)에 부착되는 편광판(4) 사이에 렌티큘러 렌즈(401)를 배치한 경우에 대해 설명한다. 또한, 렌티큘러 렌즈(401) 이외의 구성은 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다.
본 제5 실시 형태에 의한 화상 표시 장치(400)에서는, 도22에 도시한 바와 같이 표시 패널(2)에 부착되는 편광판(4)과 위상차판(9) 사이에는 렌티큘러 렌즈(401)가 배치되어 있다. 이 렌티큘러 렌즈(401)에는 실질적으로 반원기둥 형상의 렌즈부(401a)가 도22의 M 방향과 직교하는 방향(도22의 지면에 대해 수직 방향)으로 연장되도록 복수 형성되어 있다. 이 렌즈부(401a)를 포함하는 렌티큘러 렌즈(401)는 위상차판(9)의 투과 영역(9a)으로부터 출사된 광을 표시 패널(2)의 화소열(2a)로 유도하는 동시에, 위상차판(9)의 편광 영역(9b)으로부터 출사된 광을 표시 패널(2)의 화소열(2b)로 유도하는 기능을 갖고 있다. 또한, 렌티큘러 렌즈(401)는 본 발명의「제2 렌티큘러 렌즈」의 일예이고, 렌즈부(401a)는 본 발명의「제2 렌즈부」의 일예이다.
(제5 실시 형태의 효과)
제5 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 표시 패널(2)에 부착되는 편광판(4)과 위상차판(9) 사이에 도22의 M 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 연장되도록 형성된 실질적으로 반원기둥 형상의 렌즈부(401a)가 형성된 렌티큘러 렌즈(401)를 설치함으로써, 위상차판(9)의 투과 영역(9a)을 투과한 광을 렌티큘러 렌즈(401)의 렌즈부(401a)에 의해 표시 패널(2)의 화소열(2a)에 입사시키는 동시에, 위상차판(9)의 편광 영역(9b)을 투과한 광을 렌티큘러 렌즈(401)의 렌즈부(401b)에 의해 집광하여 표시 패널(2)의 화소열(2b)에 입사시킬 수 있다. 그 결과, 관찰자(10 및 20)에게 보여야 하는 화상과는 다른 화상이 제공되는 것을 용이하게 억제할 수 있다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라 생각해야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 실시 형태의 설명이 아닌 특허청구범위에 의해 나타내고, 또한 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 상기 제1 실시 형태에서는 편광 제어 액정 패널(7)과 위상차판(9) 사이에 렌티큘러 렌즈(8)를 배치하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도23에 나타낸 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예와 같이 편광 제어 액정 패널(7)과 위상차판(9) 사이에 관찰자의 좌우의 눈을 연결한 선분에 대해 직교하는 방향(도23의 지면과 수직인 방향)으로 연장되는 복수의 렌즈부로 이루어지는 스트라이프 형상의 프리즘 렌즈(58)를 배치해도 된다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는 렌티큘러 렌즈(8)의 렌즈부(8a)가 도1의 F 방향으로 연장되도록 복수 형성되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도24에 나타낸 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예와 같이 렌티큘러 렌즈(68)의 하나의 렌즈부(68a)가 도24의 지면과 수직인 방향으로 연장되도록 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 제5 실시 형태에서는 표시 패널(2)에 부착되는 편광판(4)과 위상차판(9) 사이에 렌티큘러 렌즈(401)를 배치하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도25에 나타낸 본 발명의 제5 실시 형태의 변형예와 같이 렌티큘러 렌즈(401) 대신에 표시 패널(2)에 부착하는 편광판(4)과 위상차판(9) 사이에 개구부(402a) 및 차광부(402b)를 갖는 배리어(402)를 배치해도 좋다. 이 경우, 위상차 판(9)의 투과 영역(9a)[편광 영역(9b)]을 투과한 광이 표시 패널(2)의 화소열(2b)(2a)을 통과하여 관찰자(10 및 20)를 향해 진행하는 것을 방지하도록 배리어(402)의 차광부(402b)를 형성할 필요가 있다. 또한, 위상차판(9)의 투과 영역(9a)[편광 영역(9b)]을 투과한 광이 표시 패널(2)의 화소열(2a)(2b)을 통과하여 관찰자(10 및 20)를 향해 진행하도록 배리어(422)의 개구부(402a)를 형성할 필요가 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는 표시 패널(2)을 협입하도록 배치되는 편광판(3 및 4)은 서로 직교하는 편광축을 갖는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 표시 패널(2)의 표시 모드에 따라서, 예를 들어 표시 패널(2)을 협입하도록 배치된 편광판(3 및 4)을 동일한 편광축을 갖는 편광판에 의해 구성해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는 표시 패널(2)과 위상차판(9) 사이에 배치되는 편광판(4)을 제1 편광축을 갖는 광을 투과시키는 동시에, 제2 편광축을 갖는 광을 흡수하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 편광판(4)을 제1 편광축 이외의 편광축을 갖는 광을 투과시키는 동시에, 제1 편광축 이외의 편광축과 실질적으로 직교하는 편광축을 갖는 광을 흡수하도록 해도 좋다. 또한, 표시 패널(2)의 관찰자(10 및 20)측에 배치되는 편광판(3)을 제1 편광축과 실질적으로 직교하는 제2 편광축을 갖는 광을 투과시키는 동시에, 제1 편광축을 갖는 광을 흡수하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 편광판(3)을 제2 편광축 이외의 편광축을 갖는 광을 투과시키는 동시에, 제2 편광축 이외의 편광축과 실질적으 로 직교하는 편광축을 갖는 광을 흡수하도록 해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는 백라이트(5)와 편광 제어 액정 패널(7) 사이에 배치되는 편광판(6)을 백라이트(5)로부터 조사된 광 중 제1 편광축을 갖는 광을 투과하도록 구성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 백라이트(5)와 편광 제어 액정 패널(7) 사이에 배치되는 편광판(6)을 백라이트(5)로부터 조사된 광 중 제1 편광축 이외의 편광축을 갖는 광을 투과하도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는 편광 제어 영역(7a)에 전압을 인가하는 동시에, 편광 제어 영역(7b)에 전압을 인가하지 않도록 함으로써, 편광 제어 영역(7a)을 통과하는 광의 편광축을 변화시키지 않고 출사시키는 동시에, 편광 제어 영역(7b)을 통과하는 광의 편광축을 90°변화시켜 출사시키는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 편광 제어 영역(7a)에 전압을 인가하지 않는 동시에, 편광 제어 영역(7b)에 전압을 인가함으로써, 편광 제어 영역(7a)을 통과하는 광의 편광축을 변화시키지 않고 출사시키는 동시에, 편광 제어 영역(7b)을 통과하는 광의 편광축을 90°변화시켜 출사시켜도 좋다. 또한, 편광 제어 영역(7a 및 7b)을 통과하는 광의 편광축의 양방을 서로 90°의 위상차가 발생하도록 변화시키도록 해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태의 화상 열화가 적은 평면 화상 표시 모드 및 입체 화상 표시 모드에서는 1/2 프레임 기간마다 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 영역(7a 및 7b)을 교대하도록 제어하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 영역(7a 및 7b)을 1/n(예를 들어, 1/4) 프레임 기간(n은 2 이상의 자연수)마다 교대하도록 제어해도 좋다. 또한, 입체 화상 표시 모드에 있어서, 편광 제어 액정 패널(7)의 편광 영역(7a 및 7b)을 1/n 프레임 기간마다 교대하도록 제어하는 경우에는, 표시 패널(2)의 화소열(2a 및 2b)에 표시되는 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상을 1/n 프레임 기간마다 교대할 필요가 있다.