上記目的を達成するために、この発明の一の局面による画像表示方法は、左目用画像と右目用画像とを表示パネルに表示し、左目用画像を観察者の左目に向かって進行させるとともに、右目用画像を観察者の右目に向かって進行させることによって、立体画像を表示する画像表示方法であって、第1の方向に表示パネルが配置された状態で、表示パネルに左目用画像および右目用画像を市松状に表示するとともに、光源から照射された光を、左目用画像および右目用画像が市松状に表示された表示パネルに入射させるとともに出射させた後、第1の偏光軸を有する光と第2の偏光軸を有する光とに分離させ、左目用画像と右目用画像とに対応する光として第1の偏光軸を有する光および第2の偏光軸を有する光の一方を出射することにより、立体画像を表示し、第1の方向と直交する第2の方向に表示パネルが配置された状態で、表示パネルに左目用画像および右目用画像を第1の方向に沿って表示するとともに、第2の方向に交互に表示するとともに、光源から照射された光を、左目用画像および右目用画像が第2の方向に交互に表示された表示パネルに入射させるとともに出射させた後、4つの異なる偏光軸を有する光に分離させ、4つの異なる偏光軸を有する光のうちの左目用画像と右目用画像とに対応する2つの偏光軸を有する光を出射することにより、立体画像を表示する。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態による画像表示装置を示した分解斜視図である。図2は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルを縦向き(図1の状態)に配置した場合の表示パネル、位相差板および偏光制御液晶パネルを示した図である。図3は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルを縦向き(図1の状態)に配置した場合の立体画像表示時において観察者が表示パネルを見た状態を上方から示した図である。図4は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルを横向き(図1を90°回転させた状態)に配置した場合の表示パネル、位相差板および偏光制御液晶パネルを示した図である。図5および図6は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルを横向き(図1を90°回転させた状態)に配置した場合の立体画像表示時において、観察者が表示パネルを見た状態を、それぞれ、図4の100−100線および200−200線に沿って上方から示した図である。図7〜図10は、図1に示した本発明の一実施形態による画像表示装置の構成を詳細に説明するための図である。まず、図1〜図10を参照して、本発明の一実施形態による画像表示装置1の構成について説明する。
本発明の一実施形態による画像表示装置1は、図1に示すように、バックライト2と、バックライト2の光出射側に配置され、画像を表示する液晶表示パネルからなる表示パネル3と、表示パネル3を挟み込むように配置される偏光板4および5と、偏光板5の光出射側に配置される位相差板6と、位相差板6の光出射側に配置される偏光制御液晶パネル7と、偏光制御液晶パネル7の光出射側に配置される偏光板8とを備えている。なお、バックライト2は、本発明の「光源」の一例であり、位相差板6は、本発明の「第1偏光軸制御手段」の一例である。また、偏光制御液晶パネル7および偏光板8は、本発明の「第2偏光軸制御手段」の一例である。
バックライト2は、偏光板4に光を照射する機能を有する。また、偏光板4は観察者20側から見て約135°の偏光軸を有するように設定されているので、観察者20側から見て約135°の偏光軸を有する光のみを透過する機能を有する。以下、特に記載のない限り、偏光軸の角度は、観察者20側から見た角度を示す。なお、本実施形態では、偏光軸の角度は、表示パネル3を縦向きに配置した状態における角度を示す。
また、表示パネル3は、たとえば、OFF状態で、入射した光の偏光軸を約90°変化させた状態で出射させ、ON状態で、入射した光の偏光軸をほぼ変化させないで出射させるTN(Twisted Nematic)液晶パネルからなる。この表示パネル3は、図7に示すように、赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の光の3原色をそれぞれ表示するための3つのドット領域3a〜3cからなる複数の画素領域3dと、光の3原色をそれぞれ表示するための3つのドット領域3e〜3gからなる複数の画素領域3hとを有している。このドット領域3a〜3cおよび3e〜3gは、それぞれ、縦横比が約1:3になるような長方形形状を有する。
ここで、本実施形態では、表示パネル3を縦向きに配置した場合(図2および図3の場合)には、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gに表示される左目用画像L1および右目用画像R1は、図7のA方向およびB方向の両方に対して交差する斜め方向であるC方向に沿った市松状(階段状)に配置されている。具体的には、図7に示した各ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gにおいて、左目用画像L1の表示領域は、ハッチング(斜線)領域で示されており、右目用画像R1の表示領域は、ハッチング(斜線)が施されていない非ハッチング領域で示されている。図7に示すように、ハッチング領域に位置する左目用画像L1は、斜め方向(図7のC方向)にRGBのドット領域3a〜3cおよび3e〜3gが連続するように表示される。また、非ハッチング領域に位置する右目用画像R1も、斜め方向(図7のC方向)にRGBのドット領域が連続するように表示される。そして、左目用画像L1と右目用画像R1とは、RGBのドット領域が連続するように延びる斜め方向(図7のC方向)に交差する方向に交互に表示される。
また、本実施形態では、表示パネル3を横向きに配置した場合には、図8に示すように、光の3原色(RGB)に対応するドット領域3a〜3cおよび3e〜3gは、それぞれ、観察者20(図5参照)の左目20aと右目20bとを結んだ線分に対して実質的に垂直方向(縦方向)(A方向)に延びるように配置される。図8に示した横向き配置の場合には、ハッチング(斜線)領域で示される左目用画像L2、および、非ハッチング領域で示される右目用画像R2は、それぞれ、縦方向(A方向)にRGBのドット領域3a〜3cおよび3e〜3gが連続して延びるように表示される。そして、図8に示した横向き配置の場合には、縦方向(A方向)に延びる左目用画像L2と右目用画像R2とは、横方向(B方向)に交互に表示される。
偏光板5は、図1に示すように、約45°の偏光軸を有するように設定されているので、約45°の偏光軸を有する光のみを透過する機能を有する。また、位相差板6は、図9に示すように、複数の偏光制御領域6aおよび6bを含んでいる。なお、偏光制御領域6aは、本発明の「第1偏光制御領域」の一例であり、偏光制御領域6bは、本発明の「第2偏光制御領域」の一例である。また、偏光制御領域6aは、図3に示すように、表示パネル3が縦向きに配置された場合(図2および図3の場合)に、表示パネル3の左目用画像L1が表示される領域と観察者20の右目20bとを結んだ線上に配置されるとともに、表示パネル3の右目用画像R1が表示される領域と観察者20の左目20aとを結んだ線上に配置される。以下、特に記載のない限り、左目20aおよび右目20bは、観察者20の左目20aおよび右目20bを示す。また、偏光制御領域6bは、表示パネル3の左目用画像L1が表示される領域と左目20aとを結んだ線上に配置されるとともに、表示パネル3の右目用画像R1が表示される領域と右目20bとを結んだ線上に配置される。また、図9に示すように、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bは、図7に示した縦向きに配置した状態の表示パネル3のドット領域3a〜3cおよび3e〜3gに対応する実質的に長方形の形状を有する。また、表示パネル3(図7参照)を縦向きに配置した場合には、表示パネル3のドット領域3a〜3cおよび3e〜3gと同様、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bの長手方向が左目20aと右目20b(図3参照)とを結んだ線分に対して実質的に垂直方向(B方向)に配置される。また、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bは、透過する光の偏光軸を位相差板6の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化させる機能を有する。具体的には、位相差板6は、入射した光にλ/2の位相差を付与する機能を有するので、位相差板6の偏光軸に対して、たとえば、角度αの偏光軸を有する光は、位相差板6の偏光軸により、角度−αの偏光軸を有する光に変化されて出射される。なお、本実施形態では、後述するように、偏光制御液晶パネル7も同様の機能を有している。
また、本実施形態では、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bは、図7および図9に示すように、表示パネル3の左目用画像L1および右目用画像R1の表示領域に対応するように、図7のA方向およびB方向の両方に対して交差する斜め方向であるC方向に沿った市松状(階段状)に配置されている。また、図9に示すように、偏光制御領域6aは、観察者20(図3参照)側から見て約75°の偏光軸を有しており、偏光制御領域6bは、約15°の偏光軸を有している。
偏光制御液晶パネル7は、図10に示すように、偏光制御領域7aおよび7bを有している。なお、偏光制御領域7aは、本発明の「第3偏光制御領域」の一例であり、偏光制御領域7bは、本発明の「第4偏光制御領域」の一例である。また、偏光制御領域7aおよび7bは、表示パネル3(図1参照)を横向きに配置した場合(図4〜図6の場合)には、左目20aと右目20bとを結んだ線分に対して実質的に垂直方向(A方向)(図10参照)に延びるように配置されている。また、偏光制御領域7aおよび7bには、それぞれ、A方向に延びる電極7cが設けられている。これにより、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bに位置する液晶に電極7cを用いて電圧を印加することが可能となるので、液晶への電圧の印加状態を制御することによって、偏光制御領域7aおよび7bの偏光制御状態を容易に変化させることが可能となる。また、偏光制御領域7aおよび7bは、約120°の偏光軸を有している。また、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bは、電圧印加状態(ON状態)にすることにより約120°の偏光軸を無効にして所定の偏光軸を有する光を偏光軸を変化させないで透過する機能を有する。また、偏光制御領域7aおよび7bは、電圧非印加状態(OFF状態)にすることにより約120°の偏光軸を有効にしてその偏光軸に対して線対称に光の偏光軸を変化させる機能を有する。なお、立体画像表示時において、表示パネル3(図1参照)を縦向きに配置した場合(図2および図3の場合)には、偏光制御領域7aおよび7bは、電圧非印加状態(OFF状態)になる。また、表示パネル3(図1参照)を横向きに配置した場合(図4〜図6の場合)には、偏光制御領域7aは、電圧非印加状態(OFF状態)になるとともに、偏光制御領域7bは、電圧印加状態(ON状態)になる。
また、偏光制御液晶パネル7(図10参照)の偏光制御領域7aおよび7bの表示パネル3(図5および図6参照)を横向きに配置した場合の左目20aと右目20bとを結んだ線分に沿った方向(B方向)の長さは、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gの左目20aと右目20bとを結んだ線分に沿った方向(B方向)の長さに実質的に対応するように設けられている。
また、表示パネル3(図1参照)が横向きに配置された場合(図4〜図6の場合)には、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aは、図5および図6に示すように、左目用画像L2が表示される領域(ハッチング領域)と右目20bとを結んだ線上に配置されるとともに、右目用画像R2が表示される領域(非ハッチング領域)と左目20aとを結んだ線上に配置される。また、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bは、左目用画像L2が表示される領域(ハッチング領域)と左目20aとを結んだ線上に配置されるとともに、右目用画像R2が表示される領域(非ハッチング領域)と右目20bとを結んだ線上に配置される。
また、偏光制御液晶パネル7は、図3および図5に示すように、表示パネル3の厚み方向の中央部から位相差板6の観察者20側の表面までの距離(W1)と、表示パネル3の厚み方向の中央部から偏光制御液晶パネル7の観察者20側の表面までの距離(W2)とが、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gの縦横比(約1:3)と同じ約1:3の比率になるように配置されている。このように構成すれば、表示パネル3を縦向きおよび横向きに配置した場合の表示パネル3から観察者20までの距離をほぼ等しくすることが可能である。
偏光板8は、図1に示すように、約45°の偏光軸を有するように設定されている。なお、偏光板8は、入射する光を、約45°の偏光軸を有する光に変化させて透過する機能を有する。
(縦向き配置時の立体画像表示モード)
図11は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルの縦向き配置時における立体画像表示方法を説明するための図である。なお、図11において、破線は、偏光板4、5、8、位相差板6および偏光制御液晶パネル7の偏光軸の角度を示すとともに、矢印は、透過光の偏光軸の角度を示す。次に、図3、図7、図10および図11を参照して、本発明の一実施形態による表示パネル3の縦向き配置時における立体画像表示方法について説明する。
まず、バックライト2(図3参照)から照射された光は、図11に示すように、偏光板4により、観察者20(図3参照)側から見て約135°の偏光軸を有する光のみを透過する。また、偏光板4を出射した光は、表示パネル3のドット領域3a〜3cおよび3e〜3gに入射する。この場合、図7に示すように、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gのうちのハッチング(斜線)領域には、左目用画像L1が表示されているとともに、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gのうちの非ハッチング領域には、右目用画像R1が表示されている。また、表示パネル3に入射した光は、図11に示すように、表示パネル3により偏光軸が90°変化した状態で出射される。すなわち、表示パネル3を透過した光は、偏光軸が約45°の偏光軸を有する。そして、表示パネル3を出射した光は、約45°の偏光軸を有する偏光板5を透過する。また、偏光板5を透過した光は、位相差板6の偏光制御領域6aまたは6bに入射する。
また、本実施形態では、位相差板6に入射する光は観察者20(図3参照)側から見て約45°の偏光軸を有しているので、図11に示すように、位相差板6の偏光制御領域6aに入射した光は、偏光制御領域6aの約75°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6aを出射した光は、約105°の偏光軸を有する。なお、位相差板6の偏光制御領域6aを出射した光は、本発明の「第1の偏光軸を有する光」の一例である。そして、位相差板6の偏光制御領域6aを出射した光は、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bを透過する。この際、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bは、電極7c(図10参照)に電圧が印加されないOFF状態に制御されているので、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bは約120°の偏光軸を有している。したがって、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bに入射した光は、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bの約120°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約135°の偏光軸を有する。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸を有する偏光板8により遮光される。この場合、位相差板6の偏光制御領域6aは、図3に示すように、表示パネル3の左目用画像L1が表示される領域と右目20bとを結ぶ線上に配置されているので、左目用画像L1が右目20bに入射するのを抑制することが可能となる。また、位相差板6の偏光制御領域6aは、表示パネル3の右目用画像R1が表示される領域と左目20aとを結ぶ線上に配置されているので、右目用画像R1が左目20aに入射するのを抑制することが可能となる。
一方、位相差板6の偏光制御領域6bに入射した光は、図11に示すように、位相差板6の偏光制御領域6bの約15°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6bを出射した光は、約165°の偏光軸を有する。なお、位相差板6の偏光制御領域6bを出射した光は、本発明の「第2の偏光軸を有する光」の一例である。そして、位相差板6の偏光制御領域6bを出射した光は、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bを透過する。この際、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bは、電極7c(図10参照)に電圧が印加されないOFF状態に制御されているので、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bは約120°の偏光軸を有している。したがって、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bに入射した光は、偏光制御領域7aおよび7bの約120°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約75°の偏光軸を有する。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この場合、位相差板6の偏光制御領域6bは、図3に示すように、表示パネル3の左目用画像L1が表示される領域と、左目20aとを結ぶ線上に配置されているので、左目用画像L1を左目20aに入射することが可能となる。また、位相差板6の偏光制御領域6bは、表示パネル3の右目用画像R1が表示される領域と、右目20bとを結ぶ線上に配置されているので、右目用画像R1を右目20bに入射することが可能となる。
上記のように、縦向き配置時において、左目20aおよび右目20bに、それぞれ、左目用画像L1および右目用画像R1が入射されることにより、観察者20は、立体画像を見ることが可能となる。
(横向き配置時の立体画像表示モード)
図12は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルの横向き配置時における立体画像表示方法を説明するための図である。次に、図5、図6、図8、図10および図12を参照して、本発明の一実施形態による表示パネル3の横向き配置時における立体画像表示方法について説明する。
まず、バックライト2(図5および図6参照)から照射された光は、図12に示すように、偏光板4により、約135°の偏光軸を有する光のみを透過する。なお、横向き配置時には、縦向き配置時に比べて偏光軸が90°ずつ回転するが、本実施形態では、簡略化のため、横向き配置時においても、縦向き配置時の偏光軸の角度をそのまま用いて説明する。また、偏光板4を出射した光は、表示パネル3のドット領域3a〜3cおよび3e〜3gに入射する。この場合、図8に示すように、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gのうちのハッチング(斜線)領域には、左目用画像L2が表示されているとともに、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3gのうちの非ハッチング領域には、右目用画像R2が表示されている。また、表示パネル3に入射した光は、図12に示すように、表示パネル3により偏光軸が90°変化した状態で出射される。すなわち、表示パネル3を透過した光は、偏光軸が観察者20(図5および図6参照)側から見て約45°の偏光軸を有する。そして、表示パネル3を出射した光は、約45°の偏光軸を有する偏光板5を透過する。また、偏光板5を透過した光は、位相差板6の偏光制御領域6aまたは6bに入射する。
また、本実施形態では、位相差板6に入射する光は観察者20(図5参照)側から見て約45°の偏光軸を有しているので、図12に示すように、位相差板6の偏光制御領域6aに入射した光は、位相差板6の偏光制御領域6aの約75°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6aを出射した光は、約105°の偏光軸を有する。
また、横向き配置の場合には、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aは、電極7c(図10参照)に電圧を印加しないOFF状態に制御されているので、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aの約120°の偏光軸は有効になる。これにより、位相差板6の偏光制御領域6aを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aに入射した光は、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aの約120°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、位相差板6の偏光制御領域6aを出射して偏光制御領域7aを出射した光は、約135°の偏光軸を有する。なお、位相差板6の偏光制御領域6aを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aを出射した光は、本発明の「第3の偏光軸を有する光」の一例である。そして、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aを出射した光は、約45°の偏光軸を有する偏光板8により遮光される。この場合、図5および図6に示すように、両方を通過した光が遮光される位相差板6の偏光制御領域6aおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aは、左目20aと、表示パネル3の右目用画像R2の半分の表示領域(図5の場合は、右目用画像R2の右側の表示領域XRであり、図6の場合は、右目用画像R2の左側の表示領域XL)とを結ぶ線上に配置されているので、右目用画像R2の半分が左目20aに入射するのを抑制することが可能となる。また、両方を通過した光が遮光される位相差板6の偏光制御領域6aおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aは、右目20bと、表示パネル3の左目用画像L2の半分の表示領域(図5の場合は、左目用画像L2の左側の表示領域YLであり、図6の場合は、左目用画像L2の右側の表示領域YR)とを結ぶ線上に配置されているので、左目用画像L2の半分が右目20bに入射するのを抑制することが可能となる。
一方、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bは、横向き配置時には、電極7c(図10参照)に電圧を印加するON状態に制御されているので、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bの偏光軸は無効になる。したがって、位相差板6の偏光制御領域6aを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bに入射した光は、図12に示すように、偏光軸を変化されることなく出射される。すなわち、位相差板6の偏光制御領域6aを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bから出射された光は、観察者20(図5参照)側から見て約105°の偏光軸を有する。なお、位相差板6の偏光制御領域6aを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bを出射した光は、本発明の「第4の偏光軸を有する光」の一例である。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この場合、図5および図6に示すように、位相差板6の偏光制御領域6aおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bは、右目20bと、表示パネル3の右目用画像R2の半分の表示領域(図5の場合は、右目用画像R2の右側の表示領域XRであり、図6の場合は、右目用画像R2の左側の表示領域XL)とを結ぶ線上に配置されているので、右目用画像R2の半分を右目20bに入射することが可能となる。また、位相差板6の偏光制御領域6aおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bは、左目20aと、表示パネル3の左目用画像L2の半分の表示領域(図5の場合は、左目用画像L2の左側の表示領域YLであり、図6の場合は、左目用画像L2の右側の表示領域YR)とを結ぶ線上に配置されているので、左目用画像L2の半分を左目20aに入射することが可能となる。
また、本実施形態では、位相差板6に入射する光は観察者20(図5参照)側から見て約45°の偏光軸を有しているので、図12に示すように、位相差板6の偏光制御領域6bに入射した光は、位相差板6の偏光制御領域6bの約15°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6bを出射した光は、約165°の偏光軸を有する。
また、横向き配置の場合には、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aは、電極7c(図10参照)に電圧を印加しないOFF状態に制御されているので、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aの約120°の偏光軸は有効になる。これにより、位相差板6の偏光制御領域6bを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aに入射した光は、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aの約120°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、位相差板6の偏光制御領域6bを出射して偏光制御領域7aを出射した光は、約75°の偏光軸を有する。なお、位相差板6の偏光制御領域6bを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aを出射した光は、本発明の「第5の偏光軸を有する光」の一例である。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、観察者20(図5参照)側から見て約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この場合、図5および図6に示すように、位相差板6の偏光制御領域6bおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aは、左目20aと、表示パネル3の右目用画像R2の半分の表示領域(図5の場合は、右目用画像R2の左側の表示領域XLであり、図6の場合は、右目用画像R2の右側の表示領域XR)とを結ぶ線上に配置されているので、右目用画像R2の半分が左目20aに入射する。また、位相差板6の偏光制御領域6bおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aは、右目20bと、表示パネル3の左目用画像L2の半分の表示領域(図5の場合は、左目用画像L2の右側の表示領域YRであり、図6の場合は、左目用画像L2の左側の表示領域YL)とを結ぶ線上に配置されているので、左目用画像L2の半分が右目20bに入射する。
一方、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bは、横向き配置時には、電極7c(図10参照)に電圧を印加するON状態に制御されているので、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bの偏光軸は無効になる。したがって、位相差板6の偏光制御領域6bを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bに入射した光は、図12に示すように、偏光軸を変化されることなく出射される。すなわち、位相差板6の偏光制御領域6bを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bから出射された光は、観察者20(図5参照)側から見て約165°の偏光軸を有する。なお、位相差板6の偏光制御領域6bを出射して偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bを出射した光は、本発明の「第6の偏光軸を有する光」の一例である。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この場合、図5および図6に示すように、位相差板6の偏光制御領域6bおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bは、右目20bと、表示パネル3の右目用画像R2の半分の表示領域(図5の場合は、右目用画像R2の左側の表示領域XLであり、図6の場合は、右目用画像R2の右側の表示領域XR)とを結ぶ線上に配置されているので、右目用画像R2の半分を右目20bに入射することが可能となる。また、位相差板6の偏光制御領域6bおよび偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bは、左目20aと、表示パネル3の左目用画像L2の半分の表示領域(図5の場合は、左目用画像L2の右側の表示領域YRであり、図6の場合は、左目用画像L2の左側の表示領域YL)とを結ぶ線上に配置されているので、左目用画像L2の半分を左目20aに入射することが可能となる。
上記のように、横向き配置時において、左目20aおよび右目20bに、それぞれ、左目用画像L2および右目用画像R2が入射されることにより、観察者20は、立体画像を見ることが可能となる。
(縦向き配置時の平面画像表示モード)
図13は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルを縦向きに配置した場合の平面画像表示時において観察者が表示パネルを見た状態を上方から示した図である。図14は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルの縦向き配置および横向き配置時における平面画像表示方法を説明するための図である。次に、図13および図14を参照して、本発明の一実施形態による表示パネル3の縦向き配置時における平面画像表示方法について説明する。
まず、バックライト2(図13参照)から照射された光は、図14に示すように、偏光板4により、観察者20(図13参照)側から見て約135°の偏光軸を有する光のみを透過する。また、偏光板4を出射した光は、表示パネル3に入射する。この場合、図13に示すように、表示パネル3には、平面画像S1が表示されている。また、表示パネル3に入射した光は、図14に示すように、表示パネル3により偏光軸が90°変化した状態で出射される。すなわち、表示パネル3を透過した光は、偏光軸が約45°の偏光軸を有する。そして、表示パネル3を出射した光は、約45°の偏光軸を有する偏光板5を透過する。また、偏光板5を透過した光は、位相差板6の偏光制御領域6aまたは6bに入射する。
また、本実施形態では、位相差板6に入射する光は観察者20(図13参照)側から見て約45°の偏光軸を有しているので、図14に示すように、位相差板6の偏光制御領域6aに入射した光は、位相差板6の偏光制御領域6aの約75°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6aを出射した光は、約105°の偏光軸を有する。また、偏光制御液晶パネル7は、ON状態に制御されるので、偏光制御液晶パネル7の偏光軸は無効になる。これにより、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bに入射した光は、偏光軸が変化されることなく偏光制御液晶パネル7から出射される。すなわち、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約105°の偏光軸を有する。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この偏光制御領域6aを介して偏光板8から出射された光により、偏光制御領域6aに対応する表示パネル3の平面画像S1が左目20aおよび右目20bに入射される。
一方、位相差板6の偏光制御領域6bに入射した光は、図14に示すように、位相差板6の偏光制御領域6bの約15°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6bを出射した光は、観察者20(図13参照)側から見て約165°の偏光軸を有する。また、偏光制御液晶パネル7は、ON状態に制御されるので、偏光制御液晶パネル7の偏光軸は無効になる。これにより、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bを出射した光は、偏光軸が変化されることなく偏光制御液晶パネル7から出射される。すなわち、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約165°の偏光軸を有する。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この偏光制御領域6bを介して偏光板8から出射された光により、偏光制御領域6bに対応する表示パネル3の平面画像S1が左目20aおよび右目20bに入射される。
上記のように、左目20aおよび右目20bに平面画像S1が入射されることにより、観察者20は平面画像を見ることが可能となる。
(横向き配置時の平面画像表示モード)
図15は、図1に示した本発明の一実施形態による表示パネルを横向きに配置した場合の平面画像表示時において観察者が表示パネルを見た状態を上方から示した図である。次に、図14および図15を参照して、本発明の一実施形態による表示パネル3の横向き配置時における平面画像表示方法について説明する。
まず、バックライト2(図15参照)から照射された光は、図14に示すように、偏光板4により、観察者20(図15参照)側から見て約135°の偏光軸を有する光のみを透過する。また、偏光板4を出射した光は、表示パネル3に入射する。この場合、図15に示すように、表示パネル3には、平面画像S2が表示されている。また、表示パネル3に入射した光は、図14に示すように、表示パネル3により偏光軸が90°変化した状態で出射される。すなわち、表示パネル3を透過した光は、偏光軸が約45°の偏光軸を有する。そして、表示パネル3を出射した光は、約45°の偏光軸を有する偏光板5を透過する。また、偏光板5を透過した光は、位相差板6の偏光制御領域6aまたは6bに入射する。
また、本実施形態では、位相差板6に入射する光は観察者20(図15参照)側から見て約45°の偏光軸を有しているので、図14に示すように、位相差板6の偏光制御領域6aに入射した光は、位相差板6の偏光制御領域6aの約75°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6aを出射した光は、約105°の偏光軸を有する。また、偏光制御液晶パネル7は、ON状態に制御されるので、偏光制御液晶パネル7の偏光軸は無効になる。これにより、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bに入射した光は、偏光軸が変化されることなく偏光制御液晶パネル7から出射される。すなわち、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約105°の偏光軸を有する。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この偏光制御領域6aを介して偏光板8から出射された光により、偏光制御領域6aに対応する表示パネル3の平面画像S2が左目20aおよび右目20bに入射される。
一方、位相差板6の偏光制御領域6bに入射した光は、図14に示すように、位相差板6の偏光制御領域6bの約15°の偏光軸に対して線対称の偏光軸に変化されて透過する。すなわち、偏光制御領域6bを出射した光は、観察者20(図15参照)側から見て約165°の偏光軸を有する。また、偏光制御液晶パネル7は、ON状態に制御されるので、偏光制御液晶パネル7の偏光軸は無効になる。これにより、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bを出射した光は、偏光軸が変化されることなく偏光制御液晶パネル7から出射される。すなわち、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約165°の偏光軸を有する。その後、偏光制御液晶パネル7を出射した光は、約45°の偏光軸に変化されて偏光板8から出射される。この偏光制御領域6bを介して偏光板8から出射された光により、偏光制御領域6bに対応する表示パネル3の平面画像S2が左目20aおよび右目20bに入射される。
上記のように、左目20aおよび右目20bに平面画像S2が入射されることにより、観察者20は平面画像を見ることが可能となる。
(本実施形態の効果)
本実施形態では、上記のように、位相差板6と偏光制御液晶パネル7とを設けるとともに、表示パネル3が縦向きに配置された状態で、位相差板6の偏光制御領域6bを透過した光により、左目用画像L1および右目用画像R1をそれぞれ左目20aおよび右目20bに入射することにより観察者20に立体画像を提供し、かつ、表示パネル3が横向きに配置された状態で、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7bを透過した光により、左目用画像L2および右目用画像R2をそれぞれ左目20aおよび右目20bに入射することにより観察者20に立体画像を提供することによって、表示パネル3を縦向きに配置した場合および横向きに配置した場合の両方の場合に、観察者20に立体画像を提供することができる。
また、本実施形態では、位相差板6に、複数の偏光制御領域6aおよび6bを設けるとともに、複数の偏光制御領域6aおよび6bを、表示パネル3が縦向きに配置された状態で、図7のA方向およびB方向の両方に対して交差する斜め方向であるC方向に沿った市松状(階段状)に配置することによって、C方向(斜め方向)に延びる市松状に配置された複数の偏光制御領域6aおよび6bにより、偏光制御領域6bを透過した光を縦方向および横方向にほぼ均等に分散した状態で左目20aおよび右目20bに向かって進行させることができるので、表示パネル3の左目用画像L1および右目用画像R1の解像度の低下を縦方向と横方向とに分散することができる。これにより、画像劣化の少ない立体画像を観察者20に提供することができる。
また、本実施形態では、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bを、それぞれ、表示パネル3の各々のドット領域3a〜3cおよび3e〜3g毎に配置することによって、ドット領域3a〜3cおよび3e〜3g毎に設けられた偏光制御領域6aおよび6bにより、表示パネル3の左目用画像L1および右目用画像R1を細分化した状態で左目20aおよび右目20bに入射させることができる。これにより、より画像劣化の少ない立体画像を観察者20に提供することができる。
また、本実施形態では、表示パネル3に、光の3原色をそれぞれ表示するためのドット領域3a〜3cおよび3e〜3gを設けるとともに、表示パネル3の光の3原色をそれぞれ表示するためのドット領域3a〜3cおよび3e〜3gを、表示パネル3が横向きに配置された状態で、左目20aおよび右目20bを結んだ方向に対して実質的に垂直方向に隣接するように配置することによって、左目20aおよび右目20bを結んだ方向に対して実質的に垂直に延びるように設けられた偏光制御領域7aおよび7bに対応するように光の3原色をそれぞれ表示するためのドット領域3a〜3cおよび3e〜3gを配置することができるので、偏光制御領域7aおよび7bに所定の1原色を表示するドット領域3a〜3cおよび3e〜3gのみを配置する場合に比べて、観察者20に画像劣化の少ない立体画像を提供することができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bをドット領域毎に対応して設けるとともに、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bの幅をドット領域の幅に対応して設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bを、たとえば、画素領域毎に対応して設けてもよいし、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bを複数のドット領域の幅に対応して設けてもよい。
また、上記実施形態では、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bをC方向(斜め方向)に延びる市松状(階段状)に配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bを所定の方向(図9のB方向)に延びるように配置してもよいし、市松状(階段状)以外の斜め方向に延びるように配置してもよい。なお、上記実施形態において、複数の観察者に立体画像を提供する場合には、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bを市松状(階段状)ではない斜め方向に延びるように配置すればよい。
また、上記実施形態では、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bを所定の方向に延びるように配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび7bを、位相差板6の偏光制御領域6aおよび6bのように、斜め方向に延びる市松状(階段状)に配置してもよい。
また、上記実施形態では、表示パネル3は、90°TN方式を用い、表示パネル3を挟んで対向するように配置される偏光板4および5が、互いに直交する偏光軸を有する例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、VA(Vertical Alignment)方式およびECB(Electrically Controlled Birefringence)方式などの他の方式を用いてもよい。この場合、たとえば、VA方式を用いれば、表示パネル3を挟み込むように配置された偏光板4および5を、同じ偏光軸を有する偏光板により構成するとともに、表示パネル3、偏光板4および5の偏光軸に対応するように、画像表示装置により形成される画像に対応する光の偏光軸を設定すればよい。
また、上記実施形態では、偏光板4、5、8、位相差板6の偏光制御領域6a、6bおよび偏光制御液晶パネル7の偏光軸を、それぞれ、約135°、約45°、約45°、約75°、約15°、約120°に設定した例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光板4、5、8、位相差板6の偏光制御領域6a、6bおよび偏光制御液晶パネル7の偏光軸を上記の値以外の値に設定してもよい。この場合、偏光軸を最適化することにより、表示パネルを横向きに配置した場合に、図12に示した位相差板6の偏光制御領域6bを出射して、偏光制御液晶パネル7の偏光制御領域7aおよび偏光板8を透過する光の量を低減するのが好ましい。これにより、観察者の左目に入射する右目用画像の光の量を低減するとともに、観察者の右目に入射する左目用画像の光の量を低減することが可能になる。
また、上記実施形態では、偏光制御液晶パネル7を、表示パネル3の厚み方向の中央部から位相差板6の観察者20側の表面までの距離(W1)と、表示パネル3の厚み方向の中央部から偏光制御液晶パネル7の観察者20側の表面までの距離(W2)とが、表示パネル3のドット領域3a〜3cおよび3e〜3gの縦横比(約1:3)と同じ約1:3の比率になるように配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、上記距離(W1)と距離(W2)とを表示パネル3のドット領域3a〜3cおよび3e〜3gの縦横比とは異なる比率で配置してもよい。
また、上記実施形態では、表示パネルを縦向きおよび横向きに配置して観察者に立体画像を提供する例を示したが、上記実施形態の構成では、表示パネルを縦向きに配置した場合には、観察者の左目に右目用画像が入射するのをより抑制することができるとともに、観察者の右目に左目用画像が入射するのをより抑制することができる一方、表示パネルを横向きに配置した場合には、右目用画像の一部が観察者の左目に入射するとともに、左目用画像の一部が観察者の右目に入射するので、表示パネルを縦向きに配置するのを標準状態にして観察者に立体画像を提供するのが望ましい。