JPH08101367A

JPH08101367A - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JPH08101367A
Application number: JP7198462A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okita; 雄二置田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【課題】２次元画像と３次元画像の切り替えを容易に
行うことができ、かつ３次元画像における適視距離及び
位置を自由に調整することが可能であり、従来より明る
い３次元画像を表示可能にする。【解決手段】画像表示用液晶セル１の画素部４，５か
らの映像を、右目用画像が右目２１に、左目用画像が左
目２２に到達するように、方向制御用液晶セル１０の制
御画素部１１，１２により、電気的に光の進行方向を制
御することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メガネを用いず
に、３次元画像、すなわち立体画像を表示することがで
きる立体画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、メガネを使用せずに、立体画像を表示する方式とし
て種々の方式が提案されている。このような方式の１つ
として、レンチキュラーステレオグラムが知られてい
る。レンチキュラーは、多数の小さなレンズが組み込ま
れたものであり、レンチキュラーを用いて右目用画像を
右目に、左目用画像を左目に到達するように光の進行方
向を制御している。しかしながら、このような表示方式
では、右目用画像及び左目用画像を見ることのできる位
置が固定されてしまうという問題があった。また、３次
元画像と２次元画像の切り替えができないという問題も
あった。

【０００３】３次元画像の他の表示方式として、パララ
ックス・バリア方式が提案されている。この方式は、バ
リア・ストライプと呼ばれる細かいストライプ状の遮光
スリットを用い、例えばバリアの後方の一定間隔離れた
位置にストライプ状の右目用画像及び左目用画像を表示
し、バリアを介して見ることにより、右目には右目用画
像のみを、左目には左目用画像のみを見るように設定
し、メガネなしで立体画像を見ることができる方式であ
る。このような方式では、バリアとしての光透過部と光
不透過部とが固定されており、２次元画像を見ようとす
ると不透過部が障害となって光を遮蔽するため、明るい
２次元画像が得られないという問題があった。

【０００４】特開平５−１２２７３３号公報では、液晶
表示デバイスを用いて電子的にバリア・ストライプを発
生させ画像を立体視する方法が提案されている。このよ
うな方法によれば、２次元画像を表示する際、目障りと
ならないようにバリア・ストライプを消去させて表示す
ることができる。このため、明るくかつ見やすい２次元
画像を表示することができる。

【０００５】しかしながら、このようなアクティブ・バ
リア・ストライプを用いた３次元画像表示装置では、３
次元画像を表示する際に、バリア・ストライプにより遮
蔽しているため、明るい３次元画像を得ることができな
いという問題があった。さらに、バリア・ストライプの
位置が固定されているため、立体画像を見ることができ
る適視距離及び位置が固定されてしまうという問題があ
った。

【０００６】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解消し、２次元画像と３次元画像の切り替えが可能で
あり、かつ３次元画像における適視距離及び位置の調整
が可能で、明るい３次元画像を得ることができる立体画
像表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の立体画像表示装
置は、右目用画像及び左目用画像を表示する装置であ
り、電気的に光の進行方向を制御可能な光学素子により
右目用画像が右目に、左目用画像が左目に到達するよう
に光の進行方向を制御することを特徴としている。

【０００８】本発明の立体画像表示装置の好ましい実施
態様の１つでは、電気的に光の進行方向を制御可能な光
学素子により、右目用画像の光及び左目用画像の光の進
行方向を制御し、立体画像の適視距離を可変にしたこと
を特徴としている。

【０００９】本発明の立体画像表示装置の好ましい他の
実施態様では、電気的に光の進行方向を制御可能な光学
素子により、右目用画像の光及び左目用画像の光の進行
方向を別個に制御し、立体画像の適視位置を可変にした
ことを特徴としている。

【００１０】本発明において用いられる光学素子の１つ
として、液晶パネルを挙げることができる。液晶パネル
としては、光透過特性に異方性を有するものを用いるこ
とができ、例えば、ツイストネマチック（ＴＮ）液晶パ
ネルを用いることができる。ＴＮ液晶パネルでは、液晶
に対する印加電圧が閾値電圧より高くなると、液晶分子
長軸が徐々に電圧に応じて立ちはじめ方向性を有するよ
うになる。このような液晶分子長軸の配列に応じて、光
透過性に異方性が生じる。本発明では、このような液晶
分子配向の異方性を用いて、右目用画像が右目に、左目
用画像が左目に到達するように光の進行方向を制御して
いる。

【００１１】また、光の進行方向を制御する光学素子と
して、ゲストホストモードの液晶パネルを使用すること
ができる。この場合も、液晶分子の傾き角によって光の
進行方向を制御することができる。使用する二色性染料
としては、例えば黒色の二色性染料を用いることができ
る。また、２色以上の染料を混合して用いる場合には、
映像再生画像の色補正を同時に行うことも可能である。

【００１２】本発明において、光の進行方向を制御する
光学素子として用いられる液晶パネルには、右目用画像
及び左目用画像の各画素部に対応して、光の進行方向制
御のための制御画素部を設けることができる。右目用画
像の画素部に対応した制御画素部の液晶の配向方向と、
左目用画像の画素部に対応した制御画素部の液晶の配向
方向とを変えることで、優先視角方向が実質的に反対方
向になるように設けられる。ここで優先視角方向とは、
光透過率が高い視野角度の方向を意味する。

【００１３】また、本発明において液晶パネルに用いら
れる液晶分子は、その誘電率異方性Δεが正であっても
よいし、負であってもよい。誘電率異方性が正の液晶分
子は、基板に平行に並ぶように配向処理されており、印
加電圧が閾値電圧を超えると立ち上がりはじめ、飽和電
圧になるまで立ち上がる。本発明では、この閾値電圧と
飽和電圧の間で、適当な電圧を印加することにより、液
晶分子を所定の方向に配向させ、それによって光の進行
方向を制御している。

【００１４】誘電率異方性が負である液晶分子の場合に
は、分子が基板に垂直に並ぶように配向処理されてお
り、印加電圧が閾値電圧以上になると液晶分子が倒れは
じめ、飽和電圧でほぼ真横の向きに傾く。

【００１５】

【作用】本発明の立体画像表示装置では、電気的に光の
進行方向を制御可能な光学素子により、右目用画像が右
目に、左目用画像が左目に到達するように光の進行方向
を制御している。従って、本発明の立体画像表示装置
は、従来のパララックス・バリア方式のようにバリア・
ストライプを用いて、右目用画像が左目に到達しないよ
うに遮蔽し左目用画像が右目に到達しないように遮蔽す
るものではない。従って、画像表示スクリーンからの光
を遮蔽することがなく、明るい３次元画像を表示するこ
とができる。

【００１６】また、電気的に光の進行方向を制御する光
学素子を用いているので、電気的に光の進行方向を変化
させることができ、従って立体画像の適視距離を調整す
ることができる。さらに左右方向に対しても適視位置を
調整することができる。従って、観察者の位置に応じて
立体画像が最適な状態で表示され得るように右目用画像
及び左目用画像の光の進行方向を制御することができ
る。

【００１７】また、表示画像を３次元画像から２次元画
像に切り替え、光屈折における異方性を少なくすること
によって、２次元画像が観察可能になる。例えば、光学
素子として液晶パネルを用いる場合には、Δε＞０のと
きは液晶に飽和電圧を印加することにより、Δε＜０の
ときは電界を取り除くことで、光屈折における異方性の
少ない状態にすることができる。

【００１８】また、画像表示スクリーンの一部のみを２
次元画像とし、３次元画像と２次元画像が混在するよう
な状態を実現することも可能である。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従う一実施例の
立体画像表示装置を示す構成図である。図１を参照し
て、本実施例の立体画像表示装置は、画像表示用液晶セ
ル１と、方向制御用液晶セル１０とから構成されてい
る。画像表示用液晶セル１は、画像表示スクリーンとな
る液晶セルであり、例えばガラスなどからなる基板１ａ
と基板１ｂの間に液晶を配置することにより構成されて
いる。画像表示用液晶セル１の各画素部は、右目用画像
を表示する画素部５と、左目用画像を表示する画素部４
が交互に配置されている。図１において、Ｒは右目用画
像の画素部を示し、Ｌは左目用画像の画素部を示してい
る。このような画像表示用液晶セル１の背面には偏光板
２が設けられている。また前面には偏光板３が設けられ
ている。この偏光板３を介して、画像表示用液晶セル１
の前面には方向制御用液晶セル１０が配置されている。
この方向制御用液晶セル１０は、電気的に光の進行方向
を制御するための光学素子として設けられている。本実
施例ではＴＮ液晶パネルが用いられている。方向制御用
液晶セル１０は、例えばガラスなどからなる基板１０ａ
と基板１０ｂにより液晶を保持し構成されている。方向
制御用液晶セル１０の画素部は、画像表示用液晶セル１
の各画素部４，５にそれぞれ対応して設けられており、
右目用画像の画素部５に対しては、制御画素部１２が設
けられており、左目用画像の画素部４に対しては制御画
素部１１が設けられている。制御画素部１１と制御画素
部１２は、液晶の配向方向を変えることにより、高透過
率の方向が実質的に反対方向となるように構成されてい
る。

【００２０】方向制御用液晶セル１０の前面には、さら
に偏光板１３が設けられている。図２は、画像表示用液
晶セル１の画素部４及び５と、方向制御用液晶セル１０
の制御画素部１１及び１２の配置を示す平面図である。
図２に示されるように、制御画素部１１及び１２は、ス
トライプ状に形成されている。また画像表示用液晶セル
の画素部４は制御画素部１１に沿うように縦方向に配列
されている。同様に画素部５も、制御用画素部１２に沿
うように縦方向に配列されている。図２においては、制
御画素部１１の領域をハッチングを付して示している。
各画素部４，５には、図２に示すように、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色が割り当てられている。

【００２１】図１を再び参照して、偏光板２の後に設け
られた光源（図示せず）からの光を受け、右目用画像の
画素部５を透過した光は、制御画素部１２により、その
進行方向が、右目２１に向くように制御される。従っ
て、右目用画像の画素部５は、右目２１によって主に観
察される。

【００２２】また、左目用画像の画素部４を通過した光
は、制御画素部１１によってその進行方向が左目２２に
向くように制御される。従って、左目用画像の画素部４
の画像は、左目２２によって主に観察される。

【００２３】従って、右目２１には右目用画像の各画素
部からの画像が観察され、左目２２には左目用画像の各
画素部の画像が観察されることとなり、３次元画像が観
察されることになる。

【００２４】このとき、方向制御用液晶セル１０の制御
画素部１１及び１２の液晶分子は、閾値電圧と飽和電圧
の間の適当な電圧が印加されることによって、光の進行
方向が優先的に右目２１または左目２２に向くように液
晶分子の配向方向が設定される。

【００２５】一般に、偏光板２と偏光板３の偏光方向は
互いに垂直になるように配置される。偏光板３と偏光板
１３の偏光方向は、方向制御用液晶セル１０をノーマリ
ホワイトモードとするか、ノーマリブラックモードとす
るかにより異なる。ノーマリブラックモードの場合、す
なわち電圧が印加されない状態において光が透過されに
くい状態とする場合には、偏光板３と偏光板１３の偏光
方向を平行になるように配置する。これにより、電圧が
印加され液晶分子が立ち上がると、光が透過され易い状
態となる。このような状態で、閾値電圧と飽和電圧の間
の適当な電圧を設定することにより、特定の方向にのみ
光が透過し易い状態となり、画像表示用液晶セル１の画
素部４，５からの光を、特定の方向に進行させることが
できる。

【００２６】方向制御用液晶セル１０をノーマリホワイ
トモードとする場合には、偏光板３と偏光板１３の偏光
方向が垂直になるように配置する。これにより、電圧が
印加されない状態で光が透過される状態となる。このよ
うな場合においても、閾値電圧と飽和電圧の間の適当な
電圧を印加することにより、液晶分子が特定の方向に配
向し、特定の方向にのみ光が透過され易い状態となる。
従って、上記ノーマリブラックモードと同様にして、画
像表示用液晶セル１の画素部４，５からの光を、特定の
方向に進行するように制御することができる。

【００２７】以上のように、方向制御用液晶セル１０に
おいて制御画素部１１及び１２が、互いに異なる方向に
光の進行方向を制御するためには、隣接する制御画素部
において、異なる方向に液晶分子を配向させる必要があ
る。このような液晶分子の配向は、配向膜のラビング処
理においてラビング方向を異ならせることにより実現す
ることができる。

【００２８】図３は、このようなラビング処理の一例を
示す断面図である。ラビング処理は、布、または紙など
により、透明電極上にコーティングされた誘電体の上を
一定方向にこすることにより、誘電体膜の上に一定方向
の溝をつけて、あるいはポリマーの表面を配向させるこ
とにより、その方向に液晶分子が並ぶようにする処理で
ある。隣接する制御画素部間で異なる方向にラビングす
るため、図３に示す方法では、図３（ａ）に示すよう
に、配向膜３０の上に、制御画素部の１つおき毎にレジ
スト膜などからなるマスク３１を形成する。このように
して制御画素部の１つおきにマスク３１を設けた上で、
矢印Ａ方向にまずラビングする。これによりマスク３１
の間の領域３２は、矢印Ａ方向にラビング処理される。
図４は、マスク３１とそれらの間の領域３２を示す平面
図である。

【００２９】次に、図３（ｂ）に示すように、ラビング
処理された領域３２の上にマスク３３を形成する。次
に、矢印Ａ方向と反対方向である矢印Ｂ方向にラビング
処理することにより、マスク３３の間の領域３４が矢印
Ｂ方向にラビング処理される。これにより、配向膜３０
の表面３２と表面３４とが異なる方向にラビング処理さ
れる。また、同様にして、矢印Ａ及び矢印Ｂ方向と垂直
な方向にラビング処理した配向膜を作製し、このような
配向膜と配向膜３０とを組み合わせることにより、隣接
する制御画素部の領域において異なる方向に液晶分子を
配向させることができる。

【００３０】図５は、１つの配向膜において、異なる方
向にラビング処理する他の例を示す断面図である。図５
（ａ）を参照して、ここでは、図３（ａ）と同様にして
配向膜３０の上にマスク３１を設け、図３（ａ）よりも
より大きな力で矢印Ｃ方向に強いラビング処理を施す。

【００３１】次に、マスク３１を取り除き、図５（ｂ）
を参照して、矢印Ｃ方向と逆方向の矢印Ｄ方向に、矢印
Ｃ方向のラビングよりも相対的に弱い力でラビング処理
を施す。これにより、図５（ａ）の工程で強いラビング
処理を施された領域は、逆方向の弱いラビング処理によ
りラビング処理の程度が弱まるとともに、図５（ａ）の
工程で処理されなかった領域３３が矢印Ｄ方向にラビン
グ処理される。この結果、領域３２と領域３３において
逆方向にラビング処理されたこととなる。このような方
法によっても、図３に示すラビング処理と同様に、隣接
する領域間で異なる方向にラビング処理することができ
る。

【００３２】ラビング処理は、前述の図１における方向
制御用液晶セル１０を構成する基板１０ａ及び１０ｂの
何れか一方の基板に施しておけばよいが、両基板に処理
を施す方が液晶の配向がより効果的に成されるので好ま
しい。

【００３３】図２に示す実施例では、画素部４，５がラ
イン状に並ぶように配列されているが、このような画素
部４，５は、例えば図６に示すようにトライアングル配
置されていてもよい。このような場合、図６に示すよう
に、各画素部４，５に対応した領域に、制御画素部１
１，１２を形成する。図６においては、制御用画素部１
１の領域をハッチングを付して示している。また、カラ
ー表示の場合、例えば図６に示すように赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、及び青（Ｂ）を割り当てることができる。

【００３４】以上のように、本実施例では、電気的に光
の進行方向を制御することにより、立体画像を表示して
いる。本実施例では、制御画素部により光の進行方向を
制御することができるので、観察者と画像表示装置の間
の距離が変化しても、また観察者の位置が左右方向に移
動しても、光の進行方向を変化させることにより常に観
察者に対し立体画像を観察可能にすることができる。

【００３５】図７は、観察者と画像表示装置の間の距離
が変化する場合の適視距離の調節を説明するための概略
構成図である。図７を参照して、観察者の右目２１ａに
は、制御画素部１２からの光が矢印Ａ方向に沿って入射
する。また左目２２ａには、制御画素部１１からの光が
矢印Ｂ方向に沿って入射する。観察者が画像表示装置に
近づき、観察者と画像表示装置との距離が縮まると、制
御画素部１１，１２からの光の進行方向を変化させる必
要が生じる。このような観察者の位置における右目２１
ｂには、制御画素部１２からの光が矢印Ｃ方向に沿うよ
うに、制御画素部１２が電気的に制御される。具体的に
は方向制御用液晶セル１０の液晶セルへの印加電圧を変
化させる。同様に、制御画素部１１からの光は、左目２
２ｂに入射するように、矢印Ｄ方向となるように制御さ
れる。観察者が画素表示装置に対しほぼ中央に位置する
場合には、制御画素部１１及び制御画素部１２による光
の進行方向はほぼ対称的になるため、適視距離の調節
は、制御画素部１１及び制御画素部１２に対し同じ印加
電圧となるように制御することで行うことができる。従
って、制御画素部１１及び１２を別個に制御せずに、一
体的に制御して適視距離を調節することができる。

【００３６】図８は、観察者が画像表示装置に対して左
右方向に移動する場合の適視位置の調節を説明するため
の概略構成図である。図８を参照して、観察者が左右方
向に移動し、右目２１ａ及び左目２２ａの位置が、右目
２１ｃ及び左目２２ｃの位置に移動すると、制御画素部
１２からの光は矢印Ｅ方向に沿うようにその進行方向が
制御され、制御画素部１１からの光はその進行方向を矢
印Ｆ方向に沿うように制御されなければならない。従っ
て、制御画素部１１は、矢印Ｂ方向から矢印Ｆ方向に光
の進行方向が変化するように制御され、制御画素部１２
は、矢印Ａ方向から矢印Ｅ方向に変化するように制御さ
れなければならない。これらの光の進行方向の変化は、
対称的でないので、それぞれ制御画素部１１及び制御画
素部１２において別個に制御されることが必要になる。
従って、左右方向の適視位置の制御の際には、一般に各
制御画素部が別個に制御される。

【００３７】上述のように、制御画素部からの光の進行
方向は、方向制御用液晶セルの液晶セルへの印加電圧を
変化させることにより行うことができる。図２０は、異
なる電圧Ｖ₁、Ｖ₂、及びＶ₃を印加したときの視野角
とコントラスト比の関係を示す図である。印加電圧の大
きさは、Ｖ₁＞Ｖ₂＞Ｖ₃の関係にある。図２０から明
らかなように、印加電圧を変化させることにより、視野
角を制御することができる。従って、印加電圧を変化さ
せることにより光の進行方向を制御することができる。

【００３８】図１に示す実施例では、電気的に光の進行
方向を制御する光学素子として、ＴＮ液晶パネルを用い
ているが、例えば、ゲストホストモードの液晶パネルを
このような光学素子として用いることができる。

【００３９】図９は、ゲストホストモードの液晶分子の
配列を示す図である。ゲストホストモードの液晶パネル
では、液晶分子４０中に、二色性染料４１が添加され
る。二色性染料４１は、一般に液晶分子４０に似て長い
分子鎖を有しており、配向した液晶中では、液晶分子と
同一方向に並ぶ性質を有している。二色性染料４１は、
軸方向により光吸収能が異なるので、液晶分子の配向方
向に応じて、透過光が着色される。図９は、誘電率異方
性Δεが正の液晶分子の場合を示している。図９（ｂ）
では、電圧が印加されていない状態である。ラビングに
よる配向処理は、上下の基板で反対方向であり、一方が
矢印Ａ方向であり、他方が矢印Ｂ方向とされている。こ
のような状態では、二色性染料４１も液晶分子４０と同
様に配向した状態となり、入射した白色光が着色状態で
出射する。

【００４０】電圧を印加すると、図９（ａ）に示すよう
に、液晶分子４０が立ち、これとともに二色性染料４１
も垂直方向に立つので、入射した白色光が着色せずに出
射される。

【００４１】本発明では、図９（ｂ）と図９（ａ）の間
の中間的な状態を利用し、液晶分子４０を所定の方向に
配向させた状態とし、入射光を所定の進行方向に制御す
る。図１０は、このような状態を示している。入射光
は、液晶分子４０の配向方向に沿って、点線で示す方向
に優先的に進行する。基板と垂直方向に対しては、二色
性染料４１により着色した状態となる。

【００４２】以上のようなゲストホストの液晶パネルを
光学素子として用いる場合にも、上記図１に示す実施例
と同様に、隣接する制御画素部で反対方向にラビング処
理し、反対方向に液晶分子を配向させる。

【００４３】図１１は、誘電率異方性Δεが負の液晶を
用いたゲストホストモードの液晶パネルを示す図であ
る。図１１（ｂ）は電圧を印加していない状態を示して
おり、この状態で液晶分子４０及び二色性染料４１が垂
直方向に配向している。このような垂直配向処理は、レ
シチンの希釈液によるコーティング、またはシランカッ
プリング剤のコーティングにより行うことができる。こ
のような垂直配向処理用のシランカップリング剤として
は、ジメチルオクタデシルアミノプロピルトリメトキシ
シリルクロライドなどが知られている。

【００４４】図１１（ｂ）に示すように垂直に配向した
液晶分子４０及び二色性染料４１は、電圧が印加される
と、図１１（ａ）に示すように、印加される電圧に応じ
て水平方向に配向するようになる。なお、このような水
平方向の配向の際、所定の方向に配向させるためには、
後述するように電極の配置等を工夫する必要がある。

【００４５】図１２及び図１３は、誘電率異方性Δεが
負である液晶分子を用いた場合の配列を示している。図
１２は、電圧を印加していないときの状態を示してお
り、このとき液晶分子５０は垂直方向に配列している。
この配列は、図１１に示すゲストホストの液晶の場合と
同様に、レシチンの希釈液によるコーティングや、シラ
ンカップリング剤のコーティング等により垂直配向させ
て実現することができる。

【００４６】図１３は、電圧を印加したときの状態を示
しており、電圧の印加により、液晶分子５０が水平方向
に倒れた状態となる。この際液晶分子５０は一定方向に
配列していないので、配列方向を揃えるためには、例え
ば、図１４に示すように、電極５２に対向する電極を部
分電極５１ａ及び５１ｂとして設け、電極５２と、部分
電極５１ａ及び５１ｂとの間で電位勾配をもたせ、電位
勾配に対応して液晶分子５０を配向させることができ
る。図１４に示すように、このような液晶分子５０の配
向により、矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向の反対方向に光を
進行させることが可能となる。

【００４７】図１５は、誘電率異方性Δεが負である液
晶分子を用いたゲストホストモードの液晶パネルにおけ
る電極配置を示す断面図である。図１５に示すように、
この場合にも、電極５２に対して、部分電極５１ａ及び
５１ｂを設け、液晶分子４０及び二色性染料４１を所定
方向に配向させる。これにより部分電極５１ａと部分電
極５１ｂの間の領域において、異なる方向Ａ及びＢに光
を進行させることが可能になる。

【００４８】図１６〜図１８は、ゲストホストモードの
液晶パネルを、光の進行方向を制御するための光学素子
として用いた実施例の立体画像表示装置を示す断面図で
ある。図１６に示す実施例では、図１に示す実施例と同
様の画像表示用液晶セル１の前面に偏光板３を介して、
方向制御用液晶セル６０が設けられている。本実施例に
おいて、方向制御用液晶セル６０は、ゲストホストモー
ドの液晶セルから構成されている。方向制御用液晶セル
６０は、例えばガラスなどからなる基板６０ａと６０ｂ
により液晶が保持されており、異なる配向方向となるよ
うにラビング処理された制御画素部６１及び６２が、そ
れぞれ画像表示用液晶セルの画素部４及び５に対応して
設けられている。

【００４９】方向制御用液晶セル６０をゲストホストモ
ードの液晶セルから構成しているので、方向制御用液晶
セル６０の前面に偏光板を設ける必要がなくなる。図１
７は、図１６に示す実施例の表示装置において、画像表
示用液晶セルの基板１ｂと、方向制御用液晶セル６０の
基板６０ａと共通化させた構造の液晶表示装置を示して
いる。方向制御用液晶セル６０の制御画素部６１及び６
２は画像表示用液晶セル１の基板１ｂと基板６０ｂとの
間に保持されている。画像表示用液晶セル１に対して
は、偏光板２と、偏光板２の偏光方向と垂直な偏光方向
を有する偏光板が必要であるので、本実施例では方向制
御用液晶セル６０の前面に、このような偏光板６３を設
けている。

【００５０】本実施例のように、基板を共通化させるこ
とにより、右目用画像及び左目用画像の各画素部４，５
に、制御画素部６１，６２をより近づけることができ、
各画素部４，５からの光の進行方向を、より効率良く制
御画素部６１，６２によって制御することが可能にな
る。

【００５１】図１８は、画像表示用液晶セルに、ゲスト
ホストモードの液晶セルを用いた実施例を示している。
画像表示用液晶セル７０は、例えばガラスなどからなる
基板７０ａ及び７０ｂの間に液晶を保持し、右目用画像
及び左目用画像の各画素部７４，７５がそれぞれ形成さ
れている。画像表示用液晶セル７０の前面には偏光板３
を介して、ゲストホストモードからなる方向制御用液晶
セル６０が設けられている。方向制御用液晶セル６０の
制御画素部６１，６２は、画像表示用液晶セル７０の画
素部７４，７５に応じて設けられている。画像表示用液
晶セル７０と方向制御用液晶セル６０との間の偏光板３
は、画像表示用液晶セル７０からの光を偏光して方向制
御用液晶セル６０に入射させるための偏光板である。こ
のように、画像表示用液晶セル７０をゲストホストモー
ドの液晶セルから構成することにより、使用する偏光板
を１枚にすることができる。

【００５２】以上のように、ゲストホストモードの液晶
パネルを用いることにより、偏光板の枚数を少なくする
ことができる。従って、より明るい３次元画像を表示す
ることが可能となる。

【００５３】以上示したような本発明に従う立体画像表
示装置において、２次元画像を表示する場合には、画像
表示用液晶セルにおける表示画像を２次元画像とし、方
向制御用液晶セルの制御画素部における液晶の配向方向
を、光屈折における異方性の最も少ない方向とすること
により実現することができる。例えば、誘電率異方性Δ
εが正である液晶分子の場合には、飽和電圧を印加する
ことにより液晶分子配向による光屈折の異方性を少なく
することができる。

【００５４】また、誘電率異方性Δεが負の液晶分子の
場合には、電界を取り除くことで、液晶分子は均一な垂
直配向となり、光透過性の異方性をなくすことができ
る。また、２次元画像は、画像表示スクリーンの全体に
おいて表示させてもよいし、画像表示スクリーン中の一
部のみを２次元画像とさせてもよい。

【００５５】また、本発明に従う立体画像表示装置で
は、光学素子により自由に光の進行方向を制御すること
ができる。従って、画像表示スクリーンを複数に分割
し、分割したスクリーンを複数の観察者にそれぞれ割り
当て、各観察者に対して３次元画像となるように映像表
示することも可能である。例えば、画像表示スクリーン
を２つに分割し、右側の画像表示スクリーンを二人の観
察者のうちの一方の観察者に対し３次元画像となるよう
に表示し、左側の画像表示スクリーンを、他方の観察者
に対し３次元画像となるように表示することができる。

【００５６】上記実施例では、光の進行方向を制御する
光学素子を前方に配置し、画像表示手段を後方に配置し
ているが、本発明はこのような構成に限定されるもので
はなく、光学素子を画像表示手段の後方に配置させても
よい。図１９は、このような実施例を示しており、図１
に示す実施例における画像表示用液晶セル１と方向制御
用液晶セル１０の位置を入れ替えた構造で配置されてい
る。すなわち、光の進行方向を制御する方向制御用液晶
セル１０が光源側に設けられ、画像表示用液晶セル１が
観察者側に設けられている。光源からの光は方向制御用
液晶セル１０によりその方向が制御され、進行方向が制
御された光が画像表示用液晶セル１内を通過し、観察者
の目に入射するように構成されている。このような構成
においても、光の進行方向を制御することができるの
で、右目に右目用画像を左目に左目用画像を与えること
により立体画像を観察させることができる。

【００５７】上記実施例では、画像表示スクリーンとし
て液晶セルを用いたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、ＣＲＴやプラズマディスプレイなどその他の
表示装置に対し本発明を適用することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明に従えば、電気的に光の進行方向
を制御可能な光学素子により、右目用画像が右目に、左
目用画像が左目に到達するように光の進行方向を制御す
ることができ、３次元画像における適視距離及びその位
置を自由に調整することができる。

【００５９】また、２次元画像と３次元画像の切り替え
が可能であり、このような画像の切り替えを画像全体で
行うこともできるし、画像の一部において行うことも可
能となる。

【００６０】本発明の立体画像表示装置は、従来のパラ
ラックス・バリア方式を採用するものでなく、光を遮蔽
するものでないので、より明るい３次元画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う一実施例の立体画像表示装置を示
す構成図。

【図２】図１に示す実施例における画素部及び制御画素
部の配置を示す平面図。

【図３】本発明に従う実施例におけるラビング処理方法
の一例を示す断面図。

【図４】図３（ａ）のマスク及びマスク間の領域を示す
平面図。

【図５】本発明に従う実施例におけるラビング処理方法
の他の例を示す断面図。

【図６】本発明に従う他の実施例における画素部及び制
御画素部の配置を示す平面図。

【図７】本発明における適視距離の調節の一例を説明す
るための概略構成図。

【図８】本発明における適視位置の調整の一例を説明す
るための概略構成図。

【図９】誘電率が正であるゲストホストモードの配向状
態を示す模式図。

【図１０】ゲストホストモードを用いた場合の光の進行
方向の制御を説明するための模式図。

【図１１】誘電率が負であるゲストホストモードの液晶
パネルにおける配向状態を示す模式図。

【図１２】誘電率が負である液晶分子に電圧を印加して
いないときの状態を示す模式図。

【図１３】誘電率が負である液晶分子に電圧を印加した
ときの状態を示す模式図。

【図１４】誘電率が負である液晶分子を用いたときの電
極配置の一例を示す模式図。

【図１５】誘電率が負であるゲストホストモードの液晶
パネルにおける電極配置の一例を示す模式図。

【図１６】ゲストホストモードの液晶パネルを方向制御
用液晶セルとして用いた場合の実施例を示す模式図。

【図１７】画像表示用液晶セルと方向制御用液晶セルの
基板を共通化させた実施例を示す模式図。

【図１８】画像表示用液晶セルと方向制御用液晶セルに
ゲストホストモードの液晶パネルを用いた場合の実施例
を示す模式図。

【図１９】本発明に従うさらに他の実施例の立体画像表
示装置を示す構成図。

【図２０】液晶セルへの印加電圧を変化させたときの視
野角とコントラスト比の関係を示す図。

【符号の説明】

１…画像表示用液晶セル１ａ，１ｂ…基板２，３…偏光板４，５…画素部１０…方向制御用液晶セル１０ａ，１０ｂ…基板１１，１２…制御画素部１３…偏光板６０…方向制御用液晶セル６０ａ，６０ｂ…基板６１，６２…制御画素部７０…画像表示用液晶セル７０ａ，７０ｂ…基板７４，７５…画素部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】右目用画像及び左目用画像を表示する立
体画像表示装置において、電気的に光の進行方向を制御可能な光学素子により、前
記右目用画像が右目に、前記左目用画像が左目に到達す
るように光の進行方向を制御することを特徴とする立体
画像表示装置。
【請求項２】右目用画像及び左目用画像を表示する立
体画像表示装置において、電気的に光の進行方向を制御可能な光学素子により、前
記右目用画像の光及び左目用画像の光の進行方向を制御
し、立体画像の適視距離を可変にしたことを特徴とする
立体画像表示装置。
【請求項３】右目用画像及び左目用画像を表示する立
体画像表示装置において、電気的に光の進行方向を制御可能な光学素子により、前
記右目用画像の光及び左目用画像の光の進行方向を別個
に制御し、立体画像の適視位置を可変にしたことを特徴
とする立体画像表示装置。
【請求項４】前記光学素子が液晶パネルである請求項
１〜３の何れか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】前記光学素子がツイストネマチック（Ｔ
Ｎ）液晶パネルである請求項１〜３の何れか１項に記載
の立体画像表示装置。
【請求項６】前記光学素子がゲストホストモードの液
晶パネルであり、液晶分子の傾き角によって光の進行方
向を制御する請求項１〜３の何れか１項に記載の立体画
像表示装置。
【請求項７】前記ゲストホストモードで使用する二色
性染料が黒色である請求項６に記載の立体画像表示装
置。
【請求項８】前記ゲストホストモードで使用する二色
性染料が２種類以上の染料を混合した組み合わせであ
り、光学素子を透過する際に画像の色補正を行うことが
できる請求項６に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】前記液晶パネルが、前記右目用画像及び
左目用画像の各画素部に対応して、光の進行方向制御の
ための制御画素部を有しており、右目用画像の画素部に
対応した制御画素部の液晶の配向方向と、左目用画像部
に対応した制御画素部の液晶の配向方向とが異なり、優
先視角方向が実質的に反対方向である請求項４〜８の何
れか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】液晶分子の誘電率異方性Δεが正であ
る請求項４〜９の何れか１項の記載の立体画像表示装
置。
【請求項１１】液晶分子の誘電率異方性Δεが負であ
る請求項４〜９の何れか１項の記載の立体画像表示装
置。