液晶装置および液晶メガネ
【課題】比較的簡単な構成で、高い応答速度を実現できる液晶装置を提供する。
【解決手段】液晶装置１０は、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネル１１と、第１液晶パネル１１に重ねて形成され、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネル１２と、第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２を間に挟んで形成される一対の偏光板１４と、一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて形成される光学補償板１５と、第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２に印加する電圧を制御する制御部１６とを少なくとも備えている。
【解決手段】液晶装置１０は、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネル１１と、第１液晶パネル１１に重ねて形成され、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネル１２と、第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２を間に挟んで形成される一対の偏光板１４と、一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて形成される光学補償板１５と、第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２に印加する電圧を制御する制御部１６とを少なくとも備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置および液晶メガネに関し、詳しくは、高速で透過光の開放、遮蔽を繰り返すことが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元物体を２次元の平面上に映し出した映像を、観察者に対して立体視させる立体表示装置が知られている。例えば、人間の両眼にそれぞれ対応した右眼用映像と左眼用映像とを、両眼視差の分だけずらして時分割で交互に表示するとともに、観察者が専用のメガネを着用して映像を観察するものが知られている。
【０００３】
この専用のメガネ（以下、立体視用メガネと称する）としては、液晶シャッターを２つ並列させた液晶メガネが知られている。例えば、右眼用映像の表示期間では、観察者の右眼に対応した右眼用の液晶シャッターを開放させる（映像光を透過させる）とともに、左眼用の液晶シャッターを遮蔽させる。また、左眼用映像の表示期間では、観察者の左眼に対応した左眼用の液晶シャッターを開放させるとともに、右眼用の液晶シャッターを遮蔽させる。こうした右眼用と左眼用の液晶シャッターの開閉を、右眼用映像と左眼用映像との交互表示に同期させることによって、観察者は、２次元の平面上に映し出された３次元物体の映像をリアルに立体視することができる。
【０００４】
しかしながら、液晶シャッターの一般的な特性として、反応速度が遅いという課題がある。特に印加電圧の立ち下がり時は、立ち上がり時よりも位相差の変化が大幅に遅れるという特性がある。このため、液晶シャッターを立体視用メガネに用いると、右眼用映像と左眼用映像との切替時に、右眼用映像と左眼用映像とが同時に見えてしまい（クロストーク）、結果として映像がブレて見えてしまうなどの課題があった。
【０００５】
こうしたクロストークを改善するために、例えば特許文献１には、ＴＮ型でかつノーマリーホワイトの液晶パネルと、ＴＮ型でかつノーマリーブラックの液晶パネルとを重ねて液晶シャッターを構成することによって、印加電圧の立ち下がり時の位相差変化の遅延を補う液晶シャッターが記載されている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、強誘電性の液晶を用いて液晶シャッターを構成することによって、応答速度を改善した立体表示装置が記載されている。
更に、例えば特許文献３には、左眼用映像および右眼用映像の表示期間の垂直ブランキング期間だけ、液晶シャッターを開放することでクロストークを抑制した立体映像表示装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１７１０９８号公報
【特許文献２】特開平１１−３８３６１号公報
【特許文献３】特開２００９−１５２８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された液晶シャッターでは、少なくとも３枚以上の偏光板が必須となり、構造が複雑で製造コストが高くなるという課題がある。また、３枚以上の偏光板によって、透過光量が減少して映像が暗く見えるという懸念もある。
また、特許文献２に開示された立体表示装置では、強誘電性液晶を用いるためにその取り扱いが困難であるという課題がある。即ち、強誘電性液晶はスメクティック液晶相であり、ネマティック液晶相などと比べて固体に近いため、例えリキッドライクなＣ相を用いたとしても粘度が高く、液晶パネルのセルに注入するのが極めて困難である。また、長時間電場が固定されるため、分極によって液晶内部のイオンに偏りが生じ、焼付けを起こしやすいという課題もある。
更に、特許文献３に開示された立体映像表示装置は、左眼用映像および右眼用映像を表示する液晶ディスプレイの表示タイミングを変更することによってクロストークを抑制するものであり、液晶シャッターの開閉速度を向上させるものではないので、クロストーク防止の効果は限定的である。また、表示タイミングの設定によっては画像がチラついて見える懸念がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構成で、高い応答速度を実現できる液晶装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、高い応答速度の液晶装置をシャッターとして用い、クロストークの発生を効果的に抑制可能な液晶メガネを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような液晶装置、および液晶メガネを提供した。
すなわち、本発明の液晶装置は、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと、該第１液晶パネルに重ねて形成され、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルと、前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルを間に挟んで形成される一対の偏光板と、前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて形成される光学補償板と、前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルに印加する電圧を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
液晶は印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化は早くなる。電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルとを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネルの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネルの印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、液晶シャッターの遮蔽状態から開放状態への移行を短時間に行うことが可能になる。これによって、高速な液晶シャッターを比較的簡易な構成で実現することが可能になる。
【００１３】
前記制御部は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げると同時に、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち上げ、かつ、前記第１液晶パネルに対して印加電圧を立ち下げた状態で所定期間が経過した後、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げる制御を行うことが好ましい。これによって、第１液晶パネルの位相差変化の遅延を第２液晶パネルによって確実に補うことができる。
【００１４】
前記第２液晶パネルが印加電圧の立ち上げにより位相差が最大に増加するまでの期間よりも、前記第１液晶パネルが印加電圧の立ち下げにより位相差が最大に増加するまでの期間のほうが長ければよい。これによって、第１液晶パネルの位相差変化の遅延を第２液晶パネルによって確実に補い、第１液晶パネルと第２液晶パネルとを重ねたトータルでの位相差変化を高速に行うことができる。
【００１５】
前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとの遅相軸は略同一であり、かつ、前記光学補償板の遅相軸と略直交してなることが好ましい。これによって、第１液晶パネルまたは第２液晶パネルに生じた残留位相差を、光学補償板によって確実に補償することができる。
【００１６】
前記第１液晶パネルはＯＣＢ型液晶パネルであり、前記第２液晶パネルはＶＡ型液晶パネルであればよい。こうした液晶パネルの組み合わせによって、ＯＣＢ型液晶パネルで生じた印加電圧の立ち下り時の位相差変化の遅れを、ＶＡ型液晶パネルの立ち上がり時の比較的早い位相差変化によって補い、液晶装置の位相差変化を高速に行うことができる。
【００１７】
前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて光学補償板を形成することが好ましい。これによって、第１液晶パネルおよび／または第２液晶パネルの残留位相差を確実に補償することができる。
【００１８】
前記光学補償板は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧の立ち上がり期間に生じる透過光の残留位相差を補償するものであればよい。これによって、第１液晶パネルとして残留位相差のあるＯＣＢ型液晶パネルを用いても、この残留位相差を確実に補償できる。
【００１９】
前記光学補償板は、一軸性の位相差板であればよい。これによって、液晶パネルの残留位相差を簡易にかつ確実に補償できる。
【００２０】
本発明の液晶メガネは、前記各項記載の液晶装置を２つ並列に配置した液晶メガネであって、
一方の液晶装置を右眼用シャッター、他方の液晶装置を左眼用シャッターとして用い、右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示する映像表示部を観察する際に、前記右眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを開放するとともに前記左眼用シャッターを遮断し、前記左眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを遮断するとともに前記左眼用シャッターを開放することを特徴とする。
【００２１】
こうした液晶メガネによれば、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルとを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネルの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネルの印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、右眼用の液晶シャッターと，左眼用の液晶シャッターとの開放状態の切替を高速で行うことが可能になる。これによって、右眼用画像と左眼用画像とが観察者に同時に視認されてしまうといった、いわゆるクロストークの発生を防止して、三次元立体画像をブレなく鮮明に観察することが可能になる。
【００２２】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替に対応して発信されるタイミング信号を受信する受信部を更に備えたことが好ましい。これによって、表示されている画像と液晶メガネの左右シャッターの切り替えをズレなく行うことができる。
【００２３】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替時に、前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターとを所定期間だけ同時に遮断させることが好ましい。これによって、左眼用画像と右眼用画像の表示切り替え時に、左眼用画像と右眼用画像とがブレた状態で両方とも見えてしまうクロストークをより一層確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の液晶装置の一例である液晶シャッターの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】液晶シャッターを構成する各部材の遅相軸、透過軸の角度関係を示す説明図である。
【図３】液晶シャッターを構成する第１液晶パネルを示す説明図である。
【図４】液晶シャッターを構成する第２液晶パネルを示す説明図である。
【図５】本発明の液晶装置の一例である液晶シャッターの動作を示す説明図である。
【図６】液晶メガネを利用した立体映像観察システムを示す概要図である。
【図７】本発明の液晶装置を備えた液晶メガネの要部拡大断面図である。
【図８】本発明の液晶メガネの動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る液晶装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２６】
図１は、本発明の液晶装置の一例である液晶シャッターの概要を示す構成図である。
液晶シャッター（液晶装置）１０は、例えば光の入射側から出射側に至る光路Ｒの途上に配置されて、透過光Ｌｐの透過、遮蔽を制御する。以下、液晶シャッター１０の開放状態とは、この透過光Ｌｐの透過を許容する状態を示し、遮蔽状態とは、透過光Ｌｐの透過を阻止（遮蔽）する状態を示すものとする。
【００２７】
液晶シャッター（液晶装置）１０は、第１液晶パネル１１、第２液晶パネル１２と、この第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２を間に挟んで形成される一対の偏光板を成す第１偏光板１３、第２偏光板１４を備えている。また、第１偏光板１３と第１液晶パネル１１との間には、更に光学補償板１５が形成されている。そして、第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２に印加される電圧を制御する制御部１６が形成されている。
【００２８】
図２は、液晶シャッター（液晶装置）１０のそれぞれの構成部分の遅相軸と透過軸との角度関係を示す概要図である。この図２は、液晶シャッター１０の光軸を中心に上から俯瞰した状態を示している。
第１液晶パネル１１と第２液晶パネル１２は、互いの遅相軸ｓａ１が一致するように配置されている。また、光学補償板１５は、その遅相軸ｓａ２が、第１液晶パネル１１や第２液晶パネル１２の遅相軸ｓａ１に対して略９０°で直交するように配置されている。
【００２９】
更に、第１偏光板１３の透過軸ｐａ１と第２偏光板１４の透過軸ｐａ２とが略９０°で直交するように配置され、かつ、この第１偏光板１３の透過軸ｐａ１と第２偏光板１４の透過軸ｐａ２は、第１液晶パネル１１や第２液晶パネル１２の遅相軸ｓａ１、および光学補償板１５の遅相軸ｓａ２に対しても全て略４５°で交差する方向に配置されている。即ち、遅相軸ｓａ１（第１液晶パネル１１，第２液晶パネル１２）、遅相軸ｓａ２（光学補償板１５）、透過軸ｐａ１（第１偏光板１３）、透過軸ｐａ２（第２偏光板１４）が、全て互いに略４５°で交差するように、それぞれの部材が配置されている。
なお、この実施形態においては、光学補償板１５は第１偏光板１３と第１液晶パネル１１との間に配されているが、第２液晶パネル１２と第２偏光板１４との間に光学補償板を形成しても良い。
【００３０】
図３は、第１液晶パネル１１の一例を示す説明図である。
第１液晶パネル１１は、電圧印加時に位相差が減少するＯＣＢ（Optical Compensated Bend）型の液晶装置が用いられる。第１液晶パネル１１は、上基板２１と、これに対向配置された下基板（対向基板）２２と、これらの間に挟持された液晶層２３とを主体として構成されている。
【００３１】
上基板２１は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基材２１ａを基体としてなり、この基材２１ａの一面に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる上電極２１ｂと、シリコン酸化物等からなる配向膜２１ｃとが順に積層されている。また、配向膜２１ｃには所定方向にラビング処理が施されている。
【００３２】
一方、下基板（対向基板）２２は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基材２２ａを基体としてなり、その内側にＩＴＯ等の透明導電材料からなる下電極２２ｂと、シリコン酸化物等からなる配向膜２２ｃとが順に積層されている。配向膜２２ｃには、上記配向膜２１ｃのラビング方向と平行で且つ逆の方向にラビング処理が施されている。液晶層２３は誘電異方性が正の液晶からなる。
【００３３】
このＯＣＢ型の液晶装置である第１液晶パネル１１は、上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間に所定値の電圧が印加された電圧印加状態では、図３（ａ）に示すように、液晶層２３成す液晶分子Ｑ１の湾曲度合いが小さくなり、液晶層２３の厚み方向に沿って並ぶように規制される。この電圧印加状態では、位相差が最小となり上基板２１側から入射した透過光Ｌｐは、透過が阻止される。これによって、第１液晶パネル１１は、電圧印加状態では黒表示（透過光の遮断状態）とされる。
【００３４】
一方、第１液晶パネル１１の上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間に電圧を印加しない電圧非印加状態では、図３（ｂ）に示すように、液晶層２３を成す液晶分子の配向が上下の基板２１，２２間で弓なりに大きく湾曲するように規制される。この電圧非印加状態では、位相差が最大となり上基板２１側から入射した透過光Ｌｐは透過が許容され、白表示（透過光の透過許容状態）とされる。
【００３５】
図３（ｃ）は、こうした第１液晶パネル１１の印加電圧Ｖと位相差Ｒとの関係を示したグラフである。第１液晶パネル１１は、所定値の印加電圧Ｖ１を上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間に印加すると、第１液晶パネル１１の位相差（リタデーション）は、位相差０に近い位相差Ｒ１になっている。この電圧印加時に僅かに残っている位相差が、残留位相差Ｒｒであり、ＯＣＢ型液晶では特性として生じる。第１偏光板１３と第１液晶パネル１１との間に配された光学補償板１５（図１参照）は、この残留位相差Ｒｒを光学的に補償するものである。こうした光学補償板１５は、遅相軸方向に沿った一軸性の位相差板、例えばＣプレートを用いることができる。
【００３６】
次に、上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち下げる、即ち印加電圧をＶ１から０にすると（電圧非印加状態）、第１液晶パネル１１の位相差（リタデーション）は、所定の位相差Ｒ２まで広がる。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ１をかけて位相差Ｒ２まで緩やかに変化する。これは、液晶の一般的な特性である、印加電圧の立ち下り時には、位相差変化の遅延が大きいことに起因する。
【００３７】
再び上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち上げる、即ち印加電圧をＶ１にすると、第１液晶パネル１１の位相差（リタデーション）は、再び残留位相差Ｒｒを残して減少する。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ２をかけて位相差Ｒ２から位相差Ｒ１まで変化するが、この印加電圧の立ち上げ時の位相差変化の遅延時間ΔＴ２は、印加電圧Ｖの立ち下がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ１よりも短い。これは、印加電圧Ｖの立ち上がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ２は、印加電圧の立ち下がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ１よりも早い（短い）という、液晶の一般的な特性に起因する。
【００３８】
図４は、第２液晶パネル１２の一例を示す説明図である。
第２液晶パネル１２は、電圧印加時に位相差が増加するＶＡ（Vertical Alignment Nematic）型の液晶装置が用いられる。第２液晶パネル２１は、上基板３１と、これに対向配置された下基板（対向基板）３２と、これらの間に挟持された液晶層３３とを主体として構成されている。
【００３９】
上基板３１は、例えばガラス、石英、プラスチック等の透明基板からなる基材３１ａを基体としてなり、上基板３１の外面から、図２示した第１液晶パネル１１を透過した透過光Ｌｐが入射し、液晶層３３を透過した後、下基板３２の外面に射出される構成となっている。
【００４０】
基材３１ａの内面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる上電極３１ｂが形成されている。さらに、上電極３１ｂに重ねて液晶層３３の液晶分子Ｑ２に対してプレティルトを付与する機能を持つ垂直配向膜３１ｃ（以下、この配向膜のことを「傾斜垂直配向膜」と称する）が形成されている。
【００４１】
一方、下基板３２は、例えばガラス、石英、プラスチック等の透明基板からなる基材３２ａを基体としてなり、この内面に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる下電極（対向電極）３２ｂが形成されている。さらに、下電極３２ｂ上には、液晶層３３の液晶分子Ｑ２に対してプレティルトを付与する機能を持つ垂直配向膜３２ｃ（以下、この配向膜のことを「傾斜垂直配向膜」と称する）が形成されている。
【００４２】
これら傾斜垂直配向膜３１ｃ，３２ｃは、例えばポリアミック酸材料等の垂直配向膜材料を塗布、焼成し、垂直配向膜を形成した後、ラビング処理することで形成できる。あるいは、垂直配向膜に対して斜め方向から偏光紫外線を照射したり、ＳｉＯ斜方蒸着膜上に垂直配向膜を形成したり、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等の無機化合物の斜方蒸着によっても形成できる。
【００４３】
液晶層３３は誘電異方性が負の液晶からなり、例えば傾斜垂直配向膜３１ｃ，３２ｃにおけるプレティルト角（θｐ）が２°に設定されている。なお、液晶分子のダイレクターが基板面の法線方向となす角をプレティルト角としている。
【００４４】
このＶＡ型の液晶装置である第２液晶パネル１２は、上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間に所定値の電圧が印加された電圧印加状態では、図４（ａ）に示すように、上基板３１の傾斜垂直配向膜３１ｃから下基板３２の傾斜垂直配向膜３２ｃに向けて、液晶分子Ｑ２が、θｐ＝２°のプレティルト角を持って垂直な方向に配向している。
【００４５】
一方、上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間に電圧を印加しない電圧非印加状態では、図４（ｂ）に示すように、上基板３１の傾斜垂直配向膜３１ｃ側、および下基板３２の傾斜垂直配向膜３２ｃ側の液晶分子Ｑ２が、θｐ＝２°のプレティルト角を持つとともに、それらの間の液晶分子Ｑ２が方位角方向においては略水平方向に傾倒している。
【００４６】
図４（ｃ）は、こうした第２液晶パネル２１の印加電圧Ｖと位相差Ｒとの関係を示したグラフである。第２液晶パネル２１は、所定値の印加電圧Ｖ２を上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間に印加すると、第２液晶パネル１２の位相差（リタデーション）は、所定の位相差Ｒ３まで広がった状態とされる。
【００４７】
次に、上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち下げる、即ち印加電圧をＶ２から０にすると（電圧非印加状態）、第２液晶パネル１２の位相差（リタデーション）は位相差０になる。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ３をかけて位相差０まで緩やかに変化する。これは、液晶の一般的な特性である、印加電圧の立ち下り時には、位相差変化の遅延が大きいことに起因する。
【００４８】
再び上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち上げる、即ち印加電圧をＶ２にすると、第２液晶パネル１２の位相差は、再び所定の位相差Ｒ３まで広がった状態になる。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ４をかけて位相差Ｒ３まで変化するが、この時の遅延時間ΔＴ４は、印加電圧Ｖの立ち下がり時の遅延時間ΔＴ３よりも短い。これは、印加電圧Ｖの立ち上がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ４は、印加電圧の立ち下がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ３よりも早い（短い）という、液晶の一般的な特性に起因する。
【００４９】
以上のような構成の本発明の液晶シャッター（液晶装置）１０の作用を図１、および図５を用いて説明する。図５は、液晶シャッターの動作を示す説明図である。
液晶シャッター（液晶装置）１０は、透過光Ｌｐの透過を許容する開放状態と、透過光Ｌｐの透過を遮断する遮蔽状態の２つの状態をとることができ、これによって、透過光のシャッターの役割を果たす。図５において、開放期間とは、液晶シャッター１０が開放状態にある期間を示し、遮蔽期間とは、液晶シャッター１０が遮蔽状態にある期間を示している。
【００５０】
図５において、液晶シャッター１０の遮蔽期間では、第１液晶パネル１１に対しては所定の電圧Ｖ１が印加される。これによって、第１液晶パネル１１の位相差は０に近い位相差Ｒ１にされる。なお、この位相差Ｒ１と位相差０との残留位相差Ｒｒは光学補償板１５で補償されるので、遮蔽期間における液晶シャッター１０の位相差は実質的に０にされる。
【００５１】
一方、液晶シャッター１０の遮蔽期間では、第２液晶パネル１２に対しては電圧は印加されない（電圧０）。第２液晶パネル１２はこの電圧の非印加状態では、位相差は０にされる。
【００５２】
その結果、これら第１液晶パネル１１と第２液晶パネル１２とが重なった液晶シャッター１０の光の透過率はＴ０、即ち透過光を遮蔽する状態になる。
【００５３】
次に、この遮蔽状態から開放状態にさせる際には、第１液晶パネル１１の印加電圧を立ち下げて、印加電圧を０にする。同時に、第２液晶パネル１２に対する印加電圧を立ち上げで、所定の印加電圧Ｖ２にする。これによって、第１液晶パネル１１の位相差はＲ１からＲ２まで緩やかに増加する。同時に、第２液晶パネル１２の位相差も０からＲ３まで増加する。
【００５４】
これによって、液晶シャッター１０の開放期間では、第１液晶パネル１１と第２液晶パネル１２とが重なった液晶シャッター１０の光の透過率は所定のＤ１まで増加し、透過光を透過させる開放状態になる。
【００５５】
こうした液晶シャッター１０を遮蔽状態から開放状態に移行させる際に、第１液晶パネル１１の印加電圧を立ち下げて位相差を増加させると同時に、第２液晶パネル１２の印加電圧を立ち上げて位相差を増加させることによって、液晶シャッター１０の透過率の変化を急激に行うことができる。この結果、液晶シャッター１０の開放状態への移行時に透過率の変化が急峻になる（図５の線Ｔｅ１を参照）。
【００５６】
即ち、液晶は印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化は早くなる。これを利用して、印加電圧の立ち下がり時に長い遅延時間ΔＴ１をかけて位相差Ｒ１からＲ２まで緩やかに変化する第１液晶パネル１１の動作遅延を補償するために、印加電圧の立ち上がり時の比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ４で位相差０からＲ３まで変化する第２液晶パネル１２を用いる。
【００５７】
これによって、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２の印加電圧の立ち下がりを重ねることで、光の透過率を０からＤ１まで急激に変化させることが可能になる。
【００５８】
再び液晶シャッター１０を開放状態から遮蔽状態に移行させる際には、第１液晶パネル１１の印加電圧を立ち上げて位相差をＲ１まで減少させる。なお、第２液晶パネル１２は、第２液晶パネル１２の位相差が所定のＲ３まで変化した後（遅延時間ΔＴ４経過後）、または第１液晶パネル１１の位相差がＲ２まで変化した後（遅延時間ΔＴ１経過後）に立ち下げておけばよい。即ち、第１液晶パネル１１に対して印加電圧を立ち下げた状態で所定期間が経過した後に、第２液晶パネル１２の印加電圧を立ち下げておけばよい。
この液晶シャッター１０の遮蔽状態への移行時は、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち上がりを利用するため、比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ２で位相差をＲ２からＲ１まで減少させることが可能になる。これにより、液晶シャッター１０の遮蔽状態への移行時にも、透過率の変化を急峻にすることができる（図５の線Ｔｅ２を参照）。
【００５９】
以上のように、本発明の液晶シャッター（液晶装置）１０によれば、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネル１１と電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネル１２とを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２の印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、液晶シャッター１０の遮蔽状態から開放状態への移行を短時間に行うことが可能になる。これによって、高速な液晶シャッターを比較的簡易な構成で実現することが可能になる。
【００６０】
次に、上述した本発明の液晶シャッター（液晶装置）を利用した液晶メガネについて説明する。
図６は、液晶メガネを利用した立体映像観察システムを示す概要図である。立体映像観察システム５０は、液晶メガネ５１と、立体映像表示装置５２とを備えている。立体映像表示装置５２は、観察者（人間）の右眼と左眼との視差Ｗに相当する分だけずらした、右眼用画像ＰＲと右眼用画像ＰＬとを所定のタイミングで交互に表示する。こうした立体映像表示装置５２には、右眼用画像ＰＲと左眼用画像ＰＬとの切替タイミングに合わせて発信されるタイミング信号発信機５３が形成されている。
【００６１】
図７は、液晶メガネを示す要部拡大断面図である。
液晶メガネ５１は、上述した液晶シャッター（液晶装置）１０を２つ並列に備えるとともに、この２つの液晶シャッター１０ａ，１０ｂを支持するメガネフレーム６１を有する。このうち、液晶シャッター１０ａは観察者の右眼ＲＥの視線上に位置し、液晶シャッター１０ｂは左眼ＬＥの視線上に位置する（以下、それぞれ右眼用シャッター、左眼用シャッターと称することがある）。また、このメガネフレーム６１には、タイミング信号発信機５３から発信されたタイミング信号を受信するタイミング信号受信部６２が形成されている。
【００６２】
右眼用の液晶シャッター１０ａは、第１液晶パネル１１Ｒ、第２液晶パネル１２Ｒと、この第１液晶パネル１１Ｒおよび第２液晶パネル１２Ｒを間に挟んで形成される一対の偏光板を成す第１偏光板１３Ｒ、第２偏光板１４Ｒを備えている。また、第１偏光板１３Ｒと第１液晶パネル１１Ｒとの間には、更に光学補償板１５Ｒが形成されている。
【００６３】
同様に、左眼用の液晶シャッター１０ｂは、第１液晶パネル１１Ｌ、第２液晶パネル１２Ｌと、この第１液晶パネル１１Ｌおよび第２液晶パネル１２Ｌを間に挟んで形成される一対の偏光板を成す第１偏光板１３Ｌ、第２偏光板１４Ｌを備えている。また、第１偏光板１３Ｌと第１液晶パネル１１Ｌとの間には、更に光学補償板１５Ｌが形成されている。
【００６４】
また、メガネフレーム６１には、右眼用の液晶シャッター１０ａを成す第１液晶パネル１１Ｒおよび第２液晶パネル１２Ｒと、左眼用の液晶シャッター１０ｂを成す第１液晶パネル１１Ｌおよび第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧を纏めて制御する制御部１６が内蔵されている。この制御部１６には、タイミング信号受信部６２で受信された受信信号が入力される。
【００６５】
第１液晶パネル１１Ｌ、および第１液晶パネル１１Ｒは、上述した実施形態の第１液晶パネル１１と同様に、電圧印加時に位相差が減少するＯＣＢ型液晶装置であればよい。また、第２液晶パネル１２Ｌ、および第２液晶パネル１２Ｒは、上述した実施形態の第２液晶パネル１２と同様に、電圧印加時に位相差が増加するＶＡ型液晶装置であればよい。
【００６６】
以上のような構成の本発明の液晶メガネ５１の作用を図７、図８を用いて説明する。図８は、液晶メガネのシャッター動作を示す説明図である。
液晶メガネ５１は、立体映像表示装置５２に左眼用画像ＰＬが表示される左眼用画像表示期間に左眼用の液晶シャッター１０ｂを開放させるとともに右眼用の液晶シャッター１０ａを遮蔽させる。また、立体映像表示装置５２に右眼用画像ＰＲが表示される右眼用画像表示期間に右眼用の液晶シャッター１０ａを開放させるとともに左眼用の液晶シャッター１０ｂを遮蔽させる。
【００６７】
このように、液晶メガネ５１は、左眼用画像表示期間と右眼用画像表示期間とで、開放および遮蔽する液晶シャッターを右眼用と左眼用とで交互に切り替える。この液晶シャッター１０ａと液晶シャッター１０ｂとの開放ないし遮蔽状態の切り替えは、タイミング信号受信部６２で受信された受信信号の入力によって行われる。
【００６８】
即ち、立体映像表示装置５２は、左眼用画像ＰＬから右眼用画像ＰＲに表示を切り替える際、および右眼用画像ＰＲから左眼用画像ＰＬに表示を切り替える際に、タイミング信号発信機５３からタイミング信号を発信する。液晶メガネ５１のタイミング信号受信部６２では、このタイミング信号を発信すると受信信号を制御部１６に出力する。制御部１６は、この受信信号の入力に基づいて、右眼用の液晶シャッター１０ａを構成する第１液晶パネル１１Ｒ、第２液晶パネル１２Ｒ、および左眼用の液晶シャッター１０ｂを構成する第１液晶パネル１１Ｌ、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧をそれぞれ制御する。
【００６９】
図８に示すように、立体映像表示装置５２が左眼用画像表示期間になると、液晶メガネ５１は、左眼用の液晶シャッター１０ｂの開放状態に移行する。まず、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧を立ち下げて、印加電圧を０にする。同時に、第２液晶パネル１２Ｌに対する印加電圧を立ち上げで、所定の印加電圧Ｖ２にする。これによって、第１液晶パネル１１Ｌの位相差はＲ１からＲ２まで緩やかに増加する。同時に、第２液晶パネル１２Ｌの位相差も０からＲ３まで増加する。
【００７０】
これによって、左眼用の液晶シャッター１０ｂは、第１液晶パネル１１Ｌと第２液晶パネル１２Ｌとが重なった液晶シャッター１０ｂの光の透過率は所定のＤ１まで増加し、左眼用画像ＰＬの画像光を透過させる開放状態になり、観察者の左眼ＬＥは左眼用画像ＰＬを視認できる状態となる。
【００７１】
こうした液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態から開放状態に移行させる際に、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧を立ち下げて位相差を増加させると同時に、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧を立ち上げて位相差を増加させることによって、液晶シャッター１０ｂの透過率の変化を急激に行うことができる。この結果、液晶シャッター１０ｂの開放状態への移行時に透過率の変化が急峻になる（図８の線Ｔｅ１を参照）。
【００７２】
即ち、液晶は印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化は早くなる。これを利用して、印加電圧の立ち下がり時に長い遅延時間ΔＴ１をかけて位相差Ｒ１からＲ２まで緩やかに変化する第１液晶パネル１１Ｌの動作遅延を補償するために、印加電圧の立ち上がり時の比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ４で位相差０からＲ３まで変化する第２液晶パネル１２Ｌを用いる。
【００７３】
これによって、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧の立ち下がりを重ねることで、光の透過率を０からＤ１まで急激に変化させ、左眼用の液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態から開放状態へ高速で変位させることが可能になる。なお、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧Ｖ２は、第２液晶パネル１２Ｌの位相差が所定のＲ３まで達した後（遅延時間ΔＴ４経過後）、立ち下げておけばよい。
【００７４】
一方、立体映像表示装置５２が左眼用画像表示期間になる前に、右眼用の液晶シャッター１０ａは遮蔽状態に移行している。即ち、第１液晶パネル１１Ｒは印加電圧が所定のＶ１まで立ち上げられているとともに、第２液晶パネル１１Ｒは印加電圧が０まで立ち下げられている。これによって、右眼用の液晶シャッター１０ａは、第１液晶パネル１１Ｒと第２液晶パネル１２Ｒとが重なった液晶シャッター１０ａの光の透過率は０となっている。よって、左眼用画像ＰＬの画像光を遮蔽させる遮蔽状態になり、観察者の右眼ＲＥは左眼用画像ＰＬを視認できない状態とされる。
【００７５】
左眼用画像表示期間が所定の時間経過すると、液晶メガネ５１は、左眼用の液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態に移行させる。即ち、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧を立ち上げて、印加電圧をＶ１にする。これにより、第１液晶パネル１１Ｌの位相差をＲ１まで減少させる。この左眼用の液晶シャッター１０ｂの遮蔽状態への移行時は、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち上がりを利用するため、比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ２で位相差をＲ２からＲ１まで減少させることが可能になる。これにより、左眼用の液晶シャッター１０ｂの遮蔽状態への移行時にも、透過率の変化を急峻にすることができる（図８の線Ｔｅ２を参照）。なお、この位相差Ｒ１と位相差０との残留位相差Ｒｒは光学補償板１５Ｌで補償され実質的に０にされる。
【００７６】
こうして左眼用画像表示期間が終了し右眼用画像表示期間が始まると、今度は左眼用の液晶シャッター１０ｂの遮蔽状態を維持したまま、右眼用の液晶シャッター１０ａを開放状態に移行させるが、その際に、所定の期間だけ両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを遮蔽状態にしておく期間が存在する。
【００７７】
即ち、左眼用画像の表示と右眼用画像の表示との切り替え時に、短時間だけ両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを遮蔽状態にすることで、観察者に左眼用画像と右眼用画像とが両方とも視認されることを防止する。人間の眼は残像現象があるため、左眼用画像が消えた直後に右眼用画像が表示されると、左眼用画像の残像によって、左眼用画像と右眼用画像とがブレた状態で両方とも見えてしまう（クロストーク）。左眼用画像の表示と右眼用画像の表示との切り替え時に、両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを短時間だけ遮蔽状態にすることで、こうしたクロストークを防止する。
【００７８】
右眼用画像表示期間が始まると、今度は第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧を立ち下げて、印加電圧を０にする。同時に、第２液晶パネル１２Ｒに対する印加電圧を立ち上げで、所定の印加電圧Ｖ２にする。これによって、第１液晶パネル１１Ｒの位相差はＲ１からＲ２まで緩やかに増加する。同時に、第２液晶パネル１２Ｒの位相差も０からＲ３まで増加する。
【００７９】
これによって、右眼用の液晶シャッター１０ａは、第１液晶パネル１１Ｒと第２液晶パネル１２Ｒとが重なった液晶シャッター１０ａの光の透過率は所定のＤ１まで増加し、右眼用画像ＰＲの画像光を透過させる開放状態になり、観察者の右眼ＲＥは左眼用画像ＰＲを視認できる状態となる。
【００８０】
こうした液晶シャッター１０ａを遮蔽状態から開放状態に移行させる際に、第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧を立ち下げて位相差を増加させると同時に、第２液晶パネル１２Ｒの印加電圧を立ち上げて位相差を増加させることによって、液晶シャッター１０ａの透過率の変化を急激に行うことができる。この結果、液晶シャッター１０ａの開放状態への移行時に透過率の変化が急峻になる（図８の線Ｔｅ３を参照）。
【００８１】
第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２Ｒの印加電圧の立ち下がりを重ねることで、液晶シャッター１０ａの光の透過率を０からＤ１まで急激に変化させ、右眼用の液晶シャッター１０ａを遮蔽状態から開放状態へ高速で変位させることが可能になる。なお、立体映像表示装置５２が右眼用画像表示期間になる前に、左眼用の液晶シャッター１０ｂは遮蔽状態に移行しているので、観察者の左眼ＬＥは右眼用画像ＰＲを視認できない状態とされる。
【００８２】
この後、右眼用画像表示期間が所定の時間経過すると、液晶メガネ５１は、右眼用の液晶シャッター１０ａを遮蔽状態に移行させる。即ち、第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧を立ち上げて、印加電圧をＶ１にする。これにより、第１液晶パネル１１Ｒの位相差をＲ１まで減少させる。この右眼用の液晶シャッター１０ａの遮蔽状態への移行時は、第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧の立ち上がりを利用するため、比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ２で位相差をＲ２からＲ１まで減少させることが可能になる。これにより、右眼用の液晶シャッター１０ａの遮蔽状態への移行時にも、透過率の変化を急峻にすることができる（図８の線Ｔｅ２を参照）。
【００８３】
この後、再び左眼用画像表示期間が始まると、再度、所定の期間だけ両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを遮蔽状態にしておく期間を経て、上述した過程によって液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態から開放状態にさせる。
【００８４】
以上のように、本発明の液晶メガネによれば、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネル１１ａ，１１ｂと電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネル１２ａ，１２ｂとを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネル１１ａ，１１ｂの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２ａ，１２ｂの印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、右眼用の液晶シャッター１０ａと，左眼用の液晶シャッター１０ｂとの開放状態の切替を高速で行うことが可能になる。これによって、右眼用画像と左眼用画像とが観察者に同時に視認されてしまうといった、いわゆるクロストークの発生を防止して、三次元立体画像をブレなく鮮明に観察することが可能になる。
【符号の説明】
【００８５】
１０…液晶シャッター（液晶装置）、１１…第１液晶パネル、１２…第２液晶パネル、１３…第１偏光板、１４…第２偏光板、１５…光学補償板、１６…制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置および液晶メガネに関し、詳しくは、高速で透過光の開放、遮蔽を繰り返すことが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元物体を２次元の平面上に映し出した映像を、観察者に対して立体視させる立体表示装置が知られている。例えば、人間の両眼にそれぞれ対応した右眼用映像と左眼用映像とを、両眼視差の分だけずらして時分割で交互に表示するとともに、観察者が専用のメガネを着用して映像を観察するものが知られている。
【０００３】
この専用のメガネ（以下、立体視用メガネと称する）としては、液晶シャッターを２つ並列させた液晶メガネが知られている。例えば、右眼用映像の表示期間では、観察者の右眼に対応した右眼用の液晶シャッターを開放させる（映像光を透過させる）とともに、左眼用の液晶シャッターを遮蔽させる。また、左眼用映像の表示期間では、観察者の左眼に対応した左眼用の液晶シャッターを開放させるとともに、右眼用の液晶シャッターを遮蔽させる。こうした右眼用と左眼用の液晶シャッターの開閉を、右眼用映像と左眼用映像との交互表示に同期させることによって、観察者は、２次元の平面上に映し出された３次元物体の映像をリアルに立体視することができる。
【０００４】
しかしながら、液晶シャッターの一般的な特性として、反応速度が遅いという課題がある。特に印加電圧の立ち下がり時は、立ち上がり時よりも位相差の変化が大幅に遅れるという特性がある。このため、液晶シャッターを立体視用メガネに用いると、右眼用映像と左眼用映像との切替時に、右眼用映像と左眼用映像とが同時に見えてしまい（クロストーク）、結果として映像がブレて見えてしまうなどの課題があった。
【０００５】
こうしたクロストークを改善するために、例えば特許文献１には、ＴＮ型でかつノーマリーホワイトの液晶パネルと、ＴＮ型でかつノーマリーブラックの液晶パネルとを重ねて液晶シャッターを構成することによって、印加電圧の立ち下がり時の位相差変化の遅延を補う液晶シャッターが記載されている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、強誘電性の液晶を用いて液晶シャッターを構成することによって、応答速度を改善した立体表示装置が記載されている。
更に、例えば特許文献３には、左眼用映像および右眼用映像の表示期間の垂直ブランキング期間だけ、液晶シャッターを開放することでクロストークを抑制した立体映像表示装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１７１０９８号公報
【特許文献２】特開平１１−３８３６１号公報
【特許文献３】特開２００９−１５２８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された液晶シャッターでは、少なくとも３枚以上の偏光板が必須となり、構造が複雑で製造コストが高くなるという課題がある。また、３枚以上の偏光板によって、透過光量が減少して映像が暗く見えるという懸念もある。
また、特許文献２に開示された立体表示装置では、強誘電性液晶を用いるためにその取り扱いが困難であるという課題がある。即ち、強誘電性液晶はスメクティック液晶相であり、ネマティック液晶相などと比べて固体に近いため、例えリキッドライクなＣ相を用いたとしても粘度が高く、液晶パネルのセルに注入するのが極めて困難である。また、長時間電場が固定されるため、分極によって液晶内部のイオンに偏りが生じ、焼付けを起こしやすいという課題もある。
更に、特許文献３に開示された立体映像表示装置は、左眼用映像および右眼用映像を表示する液晶ディスプレイの表示タイミングを変更することによってクロストークを抑制するものであり、液晶シャッターの開閉速度を向上させるものではないので、クロストーク防止の効果は限定的である。また、表示タイミングの設定によっては画像がチラついて見える懸念がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構成で、高い応答速度を実現できる液晶装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、高い応答速度の液晶装置をシャッターとして用い、クロストークの発生を効果的に抑制可能な液晶メガネを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような液晶装置、および液晶メガネを提供した。
すなわち、本発明の液晶装置は、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと、該第１液晶パネルに重ねて形成され、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルと、前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルを間に挟んで形成される一対の偏光板と、前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて形成される光学補償板と、前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルに印加する電圧を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
液晶は印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化は早くなる。電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルとを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネルの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネルの印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、液晶シャッターの遮蔽状態から開放状態への移行を短時間に行うことが可能になる。これによって、高速な液晶シャッターを比較的簡易な構成で実現することが可能になる。
【００１３】
前記制御部は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げると同時に、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち上げ、かつ、前記第１液晶パネルに対して印加電圧を立ち下げた状態で所定期間が経過した後、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げる制御を行うことが好ましい。これによって、第１液晶パネルの位相差変化の遅延を第２液晶パネルによって確実に補うことができる。
【００１４】
前記第２液晶パネルが印加電圧の立ち上げにより位相差が最大に増加するまでの期間よりも、前記第１液晶パネルが印加電圧の立ち下げにより位相差が最大に増加するまでの期間のほうが長ければよい。これによって、第１液晶パネルの位相差変化の遅延を第２液晶パネルによって確実に補い、第１液晶パネルと第２液晶パネルとを重ねたトータルでの位相差変化を高速に行うことができる。
【００１５】
前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとの遅相軸は略同一であり、かつ、前記光学補償板の遅相軸と略直交してなることが好ましい。これによって、第１液晶パネルまたは第２液晶パネルに生じた残留位相差を、光学補償板によって確実に補償することができる。
【００１６】
前記第１液晶パネルはＯＣＢ型液晶パネルであり、前記第２液晶パネルはＶＡ型液晶パネルであればよい。こうした液晶パネルの組み合わせによって、ＯＣＢ型液晶パネルで生じた印加電圧の立ち下り時の位相差変化の遅れを、ＶＡ型液晶パネルの立ち上がり時の比較的早い位相差変化によって補い、液晶装置の位相差変化を高速に行うことができる。
【００１７】
前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて光学補償板を形成することが好ましい。これによって、第１液晶パネルおよび／または第２液晶パネルの残留位相差を確実に補償することができる。
【００１８】
前記光学補償板は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧の立ち上がり期間に生じる透過光の残留位相差を補償するものであればよい。これによって、第１液晶パネルとして残留位相差のあるＯＣＢ型液晶パネルを用いても、この残留位相差を確実に補償できる。
【００１９】
前記光学補償板は、一軸性の位相差板であればよい。これによって、液晶パネルの残留位相差を簡易にかつ確実に補償できる。
【００２０】
本発明の液晶メガネは、前記各項記載の液晶装置を２つ並列に配置した液晶メガネであって、
一方の液晶装置を右眼用シャッター、他方の液晶装置を左眼用シャッターとして用い、右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示する映像表示部を観察する際に、前記右眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを開放するとともに前記左眼用シャッターを遮断し、前記左眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを遮断するとともに前記左眼用シャッターを開放することを特徴とする。
【００２１】
こうした液晶メガネによれば、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルとを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネルの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネルの印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、右眼用の液晶シャッターと，左眼用の液晶シャッターとの開放状態の切替を高速で行うことが可能になる。これによって、右眼用画像と左眼用画像とが観察者に同時に視認されてしまうといった、いわゆるクロストークの発生を防止して、三次元立体画像をブレなく鮮明に観察することが可能になる。
【００２２】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替に対応して発信されるタイミング信号を受信する受信部を更に備えたことが好ましい。これによって、表示されている画像と液晶メガネの左右シャッターの切り替えをズレなく行うことができる。
【００２３】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替時に、前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターとを所定期間だけ同時に遮断させることが好ましい。これによって、左眼用画像と右眼用画像の表示切り替え時に、左眼用画像と右眼用画像とがブレた状態で両方とも見えてしまうクロストークをより一層確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の液晶装置の一例である液晶シャッターの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】液晶シャッターを構成する各部材の遅相軸、透過軸の角度関係を示す説明図である。
【図３】液晶シャッターを構成する第１液晶パネルを示す説明図である。
【図４】液晶シャッターを構成する第２液晶パネルを示す説明図である。
【図５】本発明の液晶装置の一例である液晶シャッターの動作を示す説明図である。
【図６】液晶メガネを利用した立体映像観察システムを示す概要図である。
【図７】本発明の液晶装置を備えた液晶メガネの要部拡大断面図である。
【図８】本発明の液晶メガネの動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る液晶装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２６】
図１は、本発明の液晶装置の一例である液晶シャッターの概要を示す構成図である。
液晶シャッター（液晶装置）１０は、例えば光の入射側から出射側に至る光路Ｒの途上に配置されて、透過光Ｌｐの透過、遮蔽を制御する。以下、液晶シャッター１０の開放状態とは、この透過光Ｌｐの透過を許容する状態を示し、遮蔽状態とは、透過光Ｌｐの透過を阻止（遮蔽）する状態を示すものとする。
【００２７】
液晶シャッター（液晶装置）１０は、第１液晶パネル１１、第２液晶パネル１２と、この第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２を間に挟んで形成される一対の偏光板を成す第１偏光板１３、第２偏光板１４を備えている。また、第１偏光板１３と第１液晶パネル１１との間には、更に光学補償板１５が形成されている。そして、第１液晶パネル１１および第２液晶パネル１２に印加される電圧を制御する制御部１６が形成されている。
【００２８】
図２は、液晶シャッター（液晶装置）１０のそれぞれの構成部分の遅相軸と透過軸との角度関係を示す概要図である。この図２は、液晶シャッター１０の光軸を中心に上から俯瞰した状態を示している。
第１液晶パネル１１と第２液晶パネル１２は、互いの遅相軸ｓａ１が一致するように配置されている。また、光学補償板１５は、その遅相軸ｓａ２が、第１液晶パネル１１や第２液晶パネル１２の遅相軸ｓａ１に対して略９０°で直交するように配置されている。
【００２９】
更に、第１偏光板１３の透過軸ｐａ１と第２偏光板１４の透過軸ｐａ２とが略９０°で直交するように配置され、かつ、この第１偏光板１３の透過軸ｐａ１と第２偏光板１４の透過軸ｐａ２は、第１液晶パネル１１や第２液晶パネル１２の遅相軸ｓａ１、および光学補償板１５の遅相軸ｓａ２に対しても全て略４５°で交差する方向に配置されている。即ち、遅相軸ｓａ１（第１液晶パネル１１，第２液晶パネル１２）、遅相軸ｓａ２（光学補償板１５）、透過軸ｐａ１（第１偏光板１３）、透過軸ｐａ２（第２偏光板１４）が、全て互いに略４５°で交差するように、それぞれの部材が配置されている。
なお、この実施形態においては、光学補償板１５は第１偏光板１３と第１液晶パネル１１との間に配されているが、第２液晶パネル１２と第２偏光板１４との間に光学補償板を形成しても良い。
【００３０】
図３は、第１液晶パネル１１の一例を示す説明図である。
第１液晶パネル１１は、電圧印加時に位相差が減少するＯＣＢ（Optical Compensated Bend）型の液晶装置が用いられる。第１液晶パネル１１は、上基板２１と、これに対向配置された下基板（対向基板）２２と、これらの間に挟持された液晶層２３とを主体として構成されている。
【００３１】
上基板２１は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基材２１ａを基体としてなり、この基材２１ａの一面に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる上電極２１ｂと、シリコン酸化物等からなる配向膜２１ｃとが順に積層されている。また、配向膜２１ｃには所定方向にラビング処理が施されている。
【００３２】
一方、下基板（対向基板）２２は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基材２２ａを基体としてなり、その内側にＩＴＯ等の透明導電材料からなる下電極２２ｂと、シリコン酸化物等からなる配向膜２２ｃとが順に積層されている。配向膜２２ｃには、上記配向膜２１ｃのラビング方向と平行で且つ逆の方向にラビング処理が施されている。液晶層２３は誘電異方性が正の液晶からなる。
【００３３】
このＯＣＢ型の液晶装置である第１液晶パネル１１は、上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間に所定値の電圧が印加された電圧印加状態では、図３（ａ）に示すように、液晶層２３成す液晶分子Ｑ１の湾曲度合いが小さくなり、液晶層２３の厚み方向に沿って並ぶように規制される。この電圧印加状態では、位相差が最小となり上基板２１側から入射した透過光Ｌｐは、透過が阻止される。これによって、第１液晶パネル１１は、電圧印加状態では黒表示（透過光の遮断状態）とされる。
【００３４】
一方、第１液晶パネル１１の上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間に電圧を印加しない電圧非印加状態では、図３（ｂ）に示すように、液晶層２３を成す液晶分子の配向が上下の基板２１，２２間で弓なりに大きく湾曲するように規制される。この電圧非印加状態では、位相差が最大となり上基板２１側から入射した透過光Ｌｐは透過が許容され、白表示（透過光の透過許容状態）とされる。
【００３５】
図３（ｃ）は、こうした第１液晶パネル１１の印加電圧Ｖと位相差Ｒとの関係を示したグラフである。第１液晶パネル１１は、所定値の印加電圧Ｖ１を上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間に印加すると、第１液晶パネル１１の位相差（リタデーション）は、位相差０に近い位相差Ｒ１になっている。この電圧印加時に僅かに残っている位相差が、残留位相差Ｒｒであり、ＯＣＢ型液晶では特性として生じる。第１偏光板１３と第１液晶パネル１１との間に配された光学補償板１５（図１参照）は、この残留位相差Ｒｒを光学的に補償するものである。こうした光学補償板１５は、遅相軸方向に沿った一軸性の位相差板、例えばＣプレートを用いることができる。
【００３６】
次に、上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち下げる、即ち印加電圧をＶ１から０にすると（電圧非印加状態）、第１液晶パネル１１の位相差（リタデーション）は、所定の位相差Ｒ２まで広がる。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ１をかけて位相差Ｒ２まで緩やかに変化する。これは、液晶の一般的な特性である、印加電圧の立ち下り時には、位相差変化の遅延が大きいことに起因する。
【００３７】
再び上電極２１ｂと下電極２２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち上げる、即ち印加電圧をＶ１にすると、第１液晶パネル１１の位相差（リタデーション）は、再び残留位相差Ｒｒを残して減少する。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ２をかけて位相差Ｒ２から位相差Ｒ１まで変化するが、この印加電圧の立ち上げ時の位相差変化の遅延時間ΔＴ２は、印加電圧Ｖの立ち下がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ１よりも短い。これは、印加電圧Ｖの立ち上がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ２は、印加電圧の立ち下がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ１よりも早い（短い）という、液晶の一般的な特性に起因する。
【００３８】
図４は、第２液晶パネル１２の一例を示す説明図である。
第２液晶パネル１２は、電圧印加時に位相差が増加するＶＡ（Vertical Alignment Nematic）型の液晶装置が用いられる。第２液晶パネル２１は、上基板３１と、これに対向配置された下基板（対向基板）３２と、これらの間に挟持された液晶層３３とを主体として構成されている。
【００３９】
上基板３１は、例えばガラス、石英、プラスチック等の透明基板からなる基材３１ａを基体としてなり、上基板３１の外面から、図２示した第１液晶パネル１１を透過した透過光Ｌｐが入射し、液晶層３３を透過した後、下基板３２の外面に射出される構成となっている。
【００４０】
基材３１ａの内面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる上電極３１ｂが形成されている。さらに、上電極３１ｂに重ねて液晶層３３の液晶分子Ｑ２に対してプレティルトを付与する機能を持つ垂直配向膜３１ｃ（以下、この配向膜のことを「傾斜垂直配向膜」と称する）が形成されている。
【００４１】
一方、下基板３２は、例えばガラス、石英、プラスチック等の透明基板からなる基材３２ａを基体としてなり、この内面に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる下電極（対向電極）３２ｂが形成されている。さらに、下電極３２ｂ上には、液晶層３３の液晶分子Ｑ２に対してプレティルトを付与する機能を持つ垂直配向膜３２ｃ（以下、この配向膜のことを「傾斜垂直配向膜」と称する）が形成されている。
【００４２】
これら傾斜垂直配向膜３１ｃ，３２ｃは、例えばポリアミック酸材料等の垂直配向膜材料を塗布、焼成し、垂直配向膜を形成した後、ラビング処理することで形成できる。あるいは、垂直配向膜に対して斜め方向から偏光紫外線を照射したり、ＳｉＯ斜方蒸着膜上に垂直配向膜を形成したり、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等の無機化合物の斜方蒸着によっても形成できる。
【００４３】
液晶層３３は誘電異方性が負の液晶からなり、例えば傾斜垂直配向膜３１ｃ，３２ｃにおけるプレティルト角（θｐ）が２°に設定されている。なお、液晶分子のダイレクターが基板面の法線方向となす角をプレティルト角としている。
【００４４】
このＶＡ型の液晶装置である第２液晶パネル１２は、上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間に所定値の電圧が印加された電圧印加状態では、図４（ａ）に示すように、上基板３１の傾斜垂直配向膜３１ｃから下基板３２の傾斜垂直配向膜３２ｃに向けて、液晶分子Ｑ２が、θｐ＝２°のプレティルト角を持って垂直な方向に配向している。
【００４５】
一方、上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間に電圧を印加しない電圧非印加状態では、図４（ｂ）に示すように、上基板３１の傾斜垂直配向膜３１ｃ側、および下基板３２の傾斜垂直配向膜３２ｃ側の液晶分子Ｑ２が、θｐ＝２°のプレティルト角を持つとともに、それらの間の液晶分子Ｑ２が方位角方向においては略水平方向に傾倒している。
【００４６】
図４（ｃ）は、こうした第２液晶パネル２１の印加電圧Ｖと位相差Ｒとの関係を示したグラフである。第２液晶パネル２１は、所定値の印加電圧Ｖ２を上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間に印加すると、第２液晶パネル１２の位相差（リタデーション）は、所定の位相差Ｒ３まで広がった状態とされる。
【００４７】
次に、上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち下げる、即ち印加電圧をＶ２から０にすると（電圧非印加状態）、第２液晶パネル１２の位相差（リタデーション）は位相差０になる。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ３をかけて位相差０まで緩やかに変化する。これは、液晶の一般的な特性である、印加電圧の立ち下り時には、位相差変化の遅延が大きいことに起因する。
【００４８】
再び上電極３１ｂと下電極３２ｂとの間の印加電圧Ｖを立ち上げる、即ち印加電圧をＶ２にすると、第２液晶パネル１２の位相差は、再び所定の位相差Ｒ３まで広がった状態になる。この時、位相差の変化は、所定の遅延時間ΔＴ４をかけて位相差Ｒ３まで変化するが、この時の遅延時間ΔＴ４は、印加電圧Ｖの立ち下がり時の遅延時間ΔＴ３よりも短い。これは、印加電圧Ｖの立ち上がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ４は、印加電圧の立ち下がり時の位相差変化の遅延時間ΔＴ３よりも早い（短い）という、液晶の一般的な特性に起因する。
【００４９】
以上のような構成の本発明の液晶シャッター（液晶装置）１０の作用を図１、および図５を用いて説明する。図５は、液晶シャッターの動作を示す説明図である。
液晶シャッター（液晶装置）１０は、透過光Ｌｐの透過を許容する開放状態と、透過光Ｌｐの透過を遮断する遮蔽状態の２つの状態をとることができ、これによって、透過光のシャッターの役割を果たす。図５において、開放期間とは、液晶シャッター１０が開放状態にある期間を示し、遮蔽期間とは、液晶シャッター１０が遮蔽状態にある期間を示している。
【００５０】
図５において、液晶シャッター１０の遮蔽期間では、第１液晶パネル１１に対しては所定の電圧Ｖ１が印加される。これによって、第１液晶パネル１１の位相差は０に近い位相差Ｒ１にされる。なお、この位相差Ｒ１と位相差０との残留位相差Ｒｒは光学補償板１５で補償されるので、遮蔽期間における液晶シャッター１０の位相差は実質的に０にされる。
【００５１】
一方、液晶シャッター１０の遮蔽期間では、第２液晶パネル１２に対しては電圧は印加されない（電圧０）。第２液晶パネル１２はこの電圧の非印加状態では、位相差は０にされる。
【００５２】
その結果、これら第１液晶パネル１１と第２液晶パネル１２とが重なった液晶シャッター１０の光の透過率はＴ０、即ち透過光を遮蔽する状態になる。
【００５３】
次に、この遮蔽状態から開放状態にさせる際には、第１液晶パネル１１の印加電圧を立ち下げて、印加電圧を０にする。同時に、第２液晶パネル１２に対する印加電圧を立ち上げで、所定の印加電圧Ｖ２にする。これによって、第１液晶パネル１１の位相差はＲ１からＲ２まで緩やかに増加する。同時に、第２液晶パネル１２の位相差も０からＲ３まで増加する。
【００５４】
これによって、液晶シャッター１０の開放期間では、第１液晶パネル１１と第２液晶パネル１２とが重なった液晶シャッター１０の光の透過率は所定のＤ１まで増加し、透過光を透過させる開放状態になる。
【００５５】
こうした液晶シャッター１０を遮蔽状態から開放状態に移行させる際に、第１液晶パネル１１の印加電圧を立ち下げて位相差を増加させると同時に、第２液晶パネル１２の印加電圧を立ち上げて位相差を増加させることによって、液晶シャッター１０の透過率の変化を急激に行うことができる。この結果、液晶シャッター１０の開放状態への移行時に透過率の変化が急峻になる（図５の線Ｔｅ１を参照）。
【００５６】
即ち、液晶は印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化は早くなる。これを利用して、印加電圧の立ち下がり時に長い遅延時間ΔＴ１をかけて位相差Ｒ１からＲ２まで緩やかに変化する第１液晶パネル１１の動作遅延を補償するために、印加電圧の立ち上がり時の比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ４で位相差０からＲ３まで変化する第２液晶パネル１２を用いる。
【００５７】
これによって、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２の印加電圧の立ち下がりを重ねることで、光の透過率を０からＤ１まで急激に変化させることが可能になる。
【００５８】
再び液晶シャッター１０を開放状態から遮蔽状態に移行させる際には、第１液晶パネル１１の印加電圧を立ち上げて位相差をＲ１まで減少させる。なお、第２液晶パネル１２は、第２液晶パネル１２の位相差が所定のＲ３まで変化した後（遅延時間ΔＴ４経過後）、または第１液晶パネル１１の位相差がＲ２まで変化した後（遅延時間ΔＴ１経過後）に立ち下げておけばよい。即ち、第１液晶パネル１１に対して印加電圧を立ち下げた状態で所定期間が経過した後に、第２液晶パネル１２の印加電圧を立ち下げておけばよい。
この液晶シャッター１０の遮蔽状態への移行時は、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち上がりを利用するため、比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ２で位相差をＲ２からＲ１まで減少させることが可能になる。これにより、液晶シャッター１０の遮蔽状態への移行時にも、透過率の変化を急峻にすることができる（図５の線Ｔｅ２を参照）。
【００５９】
以上のように、本発明の液晶シャッター（液晶装置）１０によれば、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネル１１と電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネル１２とを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２の印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、液晶シャッター１０の遮蔽状態から開放状態への移行を短時間に行うことが可能になる。これによって、高速な液晶シャッターを比較的簡易な構成で実現することが可能になる。
【００６０】
次に、上述した本発明の液晶シャッター（液晶装置）を利用した液晶メガネについて説明する。
図６は、液晶メガネを利用した立体映像観察システムを示す概要図である。立体映像観察システム５０は、液晶メガネ５１と、立体映像表示装置５２とを備えている。立体映像表示装置５２は、観察者（人間）の右眼と左眼との視差Ｗに相当する分だけずらした、右眼用画像ＰＲと右眼用画像ＰＬとを所定のタイミングで交互に表示する。こうした立体映像表示装置５２には、右眼用画像ＰＲと左眼用画像ＰＬとの切替タイミングに合わせて発信されるタイミング信号発信機５３が形成されている。
【００６１】
図７は、液晶メガネを示す要部拡大断面図である。
液晶メガネ５１は、上述した液晶シャッター（液晶装置）１０を２つ並列に備えるとともに、この２つの液晶シャッター１０ａ，１０ｂを支持するメガネフレーム６１を有する。このうち、液晶シャッター１０ａは観察者の右眼ＲＥの視線上に位置し、液晶シャッター１０ｂは左眼ＬＥの視線上に位置する（以下、それぞれ右眼用シャッター、左眼用シャッターと称することがある）。また、このメガネフレーム６１には、タイミング信号発信機５３から発信されたタイミング信号を受信するタイミング信号受信部６２が形成されている。
【００６２】
右眼用の液晶シャッター１０ａは、第１液晶パネル１１Ｒ、第２液晶パネル１２Ｒと、この第１液晶パネル１１Ｒおよび第２液晶パネル１２Ｒを間に挟んで形成される一対の偏光板を成す第１偏光板１３Ｒ、第２偏光板１４Ｒを備えている。また、第１偏光板１３Ｒと第１液晶パネル１１Ｒとの間には、更に光学補償板１５Ｒが形成されている。
【００６３】
同様に、左眼用の液晶シャッター１０ｂは、第１液晶パネル１１Ｌ、第２液晶パネル１２Ｌと、この第１液晶パネル１１Ｌおよび第２液晶パネル１２Ｌを間に挟んで形成される一対の偏光板を成す第１偏光板１３Ｌ、第２偏光板１４Ｌを備えている。また、第１偏光板１３Ｌと第１液晶パネル１１Ｌとの間には、更に光学補償板１５Ｌが形成されている。
【００６４】
また、メガネフレーム６１には、右眼用の液晶シャッター１０ａを成す第１液晶パネル１１Ｒおよび第２液晶パネル１２Ｒと、左眼用の液晶シャッター１０ｂを成す第１液晶パネル１１Ｌおよび第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧を纏めて制御する制御部１６が内蔵されている。この制御部１６には、タイミング信号受信部６２で受信された受信信号が入力される。
【００６５】
第１液晶パネル１１Ｌ、および第１液晶パネル１１Ｒは、上述した実施形態の第１液晶パネル１１と同様に、電圧印加時に位相差が減少するＯＣＢ型液晶装置であればよい。また、第２液晶パネル１２Ｌ、および第２液晶パネル１２Ｒは、上述した実施形態の第２液晶パネル１２と同様に、電圧印加時に位相差が増加するＶＡ型液晶装置であればよい。
【００６６】
以上のような構成の本発明の液晶メガネ５１の作用を図７、図８を用いて説明する。図８は、液晶メガネのシャッター動作を示す説明図である。
液晶メガネ５１は、立体映像表示装置５２に左眼用画像ＰＬが表示される左眼用画像表示期間に左眼用の液晶シャッター１０ｂを開放させるとともに右眼用の液晶シャッター１０ａを遮蔽させる。また、立体映像表示装置５２に右眼用画像ＰＲが表示される右眼用画像表示期間に右眼用の液晶シャッター１０ａを開放させるとともに左眼用の液晶シャッター１０ｂを遮蔽させる。
【００６７】
このように、液晶メガネ５１は、左眼用画像表示期間と右眼用画像表示期間とで、開放および遮蔽する液晶シャッターを右眼用と左眼用とで交互に切り替える。この液晶シャッター１０ａと液晶シャッター１０ｂとの開放ないし遮蔽状態の切り替えは、タイミング信号受信部６２で受信された受信信号の入力によって行われる。
【００６８】
即ち、立体映像表示装置５２は、左眼用画像ＰＬから右眼用画像ＰＲに表示を切り替える際、および右眼用画像ＰＲから左眼用画像ＰＬに表示を切り替える際に、タイミング信号発信機５３からタイミング信号を発信する。液晶メガネ５１のタイミング信号受信部６２では、このタイミング信号を発信すると受信信号を制御部１６に出力する。制御部１６は、この受信信号の入力に基づいて、右眼用の液晶シャッター１０ａを構成する第１液晶パネル１１Ｒ、第２液晶パネル１２Ｒ、および左眼用の液晶シャッター１０ｂを構成する第１液晶パネル１１Ｌ、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧をそれぞれ制御する。
【００６９】
図８に示すように、立体映像表示装置５２が左眼用画像表示期間になると、液晶メガネ５１は、左眼用の液晶シャッター１０ｂの開放状態に移行する。まず、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧を立ち下げて、印加電圧を０にする。同時に、第２液晶パネル１２Ｌに対する印加電圧を立ち上げで、所定の印加電圧Ｖ２にする。これによって、第１液晶パネル１１Ｌの位相差はＲ１からＲ２まで緩やかに増加する。同時に、第２液晶パネル１２Ｌの位相差も０からＲ３まで増加する。
【００７０】
これによって、左眼用の液晶シャッター１０ｂは、第１液晶パネル１１Ｌと第２液晶パネル１２Ｌとが重なった液晶シャッター１０ｂの光の透過率は所定のＤ１まで増加し、左眼用画像ＰＬの画像光を透過させる開放状態になり、観察者の左眼ＬＥは左眼用画像ＰＬを視認できる状態となる。
【００７１】
こうした液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態から開放状態に移行させる際に、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧を立ち下げて位相差を増加させると同時に、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧を立ち上げて位相差を増加させることによって、液晶シャッター１０ｂの透過率の変化を急激に行うことができる。この結果、液晶シャッター１０ｂの開放状態への移行時に透過率の変化が急峻になる（図８の線Ｔｅ１を参照）。
【００７２】
即ち、液晶は印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化は早くなる。これを利用して、印加電圧の立ち下がり時に長い遅延時間ΔＴ１をかけて位相差Ｒ１からＲ２まで緩やかに変化する第１液晶パネル１１Ｌの動作遅延を補償するために、印加電圧の立ち上がり時の比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ４で位相差０からＲ３まで変化する第２液晶パネル１２Ｌを用いる。
【００７３】
これによって、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧の立ち下がりを重ねることで、光の透過率を０からＤ１まで急激に変化させ、左眼用の液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態から開放状態へ高速で変位させることが可能になる。なお、第２液晶パネル１２Ｌの印加電圧Ｖ２は、第２液晶パネル１２Ｌの位相差が所定のＲ３まで達した後（遅延時間ΔＴ４経過後）、立ち下げておけばよい。
【００７４】
一方、立体映像表示装置５２が左眼用画像表示期間になる前に、右眼用の液晶シャッター１０ａは遮蔽状態に移行している。即ち、第１液晶パネル１１Ｒは印加電圧が所定のＶ１まで立ち上げられているとともに、第２液晶パネル１１Ｒは印加電圧が０まで立ち下げられている。これによって、右眼用の液晶シャッター１０ａは、第１液晶パネル１１Ｒと第２液晶パネル１２Ｒとが重なった液晶シャッター１０ａの光の透過率は０となっている。よって、左眼用画像ＰＬの画像光を遮蔽させる遮蔽状態になり、観察者の右眼ＲＥは左眼用画像ＰＬを視認できない状態とされる。
【００７５】
左眼用画像表示期間が所定の時間経過すると、液晶メガネ５１は、左眼用の液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態に移行させる。即ち、第１液晶パネル１１Ｌの印加電圧を立ち上げて、印加電圧をＶ１にする。これにより、第１液晶パネル１１Ｌの位相差をＲ１まで減少させる。この左眼用の液晶シャッター１０ｂの遮蔽状態への移行時は、第１液晶パネル１１の印加電圧の立ち上がりを利用するため、比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ２で位相差をＲ２からＲ１まで減少させることが可能になる。これにより、左眼用の液晶シャッター１０ｂの遮蔽状態への移行時にも、透過率の変化を急峻にすることができる（図８の線Ｔｅ２を参照）。なお、この位相差Ｒ１と位相差０との残留位相差Ｒｒは光学補償板１５Ｌで補償され実質的に０にされる。
【００７６】
こうして左眼用画像表示期間が終了し右眼用画像表示期間が始まると、今度は左眼用の液晶シャッター１０ｂの遮蔽状態を維持したまま、右眼用の液晶シャッター１０ａを開放状態に移行させるが、その際に、所定の期間だけ両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを遮蔽状態にしておく期間が存在する。
【００７７】
即ち、左眼用画像の表示と右眼用画像の表示との切り替え時に、短時間だけ両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを遮蔽状態にすることで、観察者に左眼用画像と右眼用画像とが両方とも視認されることを防止する。人間の眼は残像現象があるため、左眼用画像が消えた直後に右眼用画像が表示されると、左眼用画像の残像によって、左眼用画像と右眼用画像とがブレた状態で両方とも見えてしまう（クロストーク）。左眼用画像の表示と右眼用画像の表示との切り替え時に、両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを短時間だけ遮蔽状態にすることで、こうしたクロストークを防止する。
【００７８】
右眼用画像表示期間が始まると、今度は第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧を立ち下げて、印加電圧を０にする。同時に、第２液晶パネル１２Ｒに対する印加電圧を立ち上げで、所定の印加電圧Ｖ２にする。これによって、第１液晶パネル１１Ｒの位相差はＲ１からＲ２まで緩やかに増加する。同時に、第２液晶パネル１２Ｒの位相差も０からＲ３まで増加する。
【００７９】
これによって、右眼用の液晶シャッター１０ａは、第１液晶パネル１１Ｒと第２液晶パネル１２Ｒとが重なった液晶シャッター１０ａの光の透過率は所定のＤ１まで増加し、右眼用画像ＰＲの画像光を透過させる開放状態になり、観察者の右眼ＲＥは左眼用画像ＰＲを視認できる状態となる。
【００８０】
こうした液晶シャッター１０ａを遮蔽状態から開放状態に移行させる際に、第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧を立ち下げて位相差を増加させると同時に、第２液晶パネル１２Ｒの印加電圧を立ち上げて位相差を増加させることによって、液晶シャッター１０ａの透過率の変化を急激に行うことができる。この結果、液晶シャッター１０ａの開放状態への移行時に透過率の変化が急峻になる（図８の線Ｔｅ３を参照）。
【００８１】
第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２Ｒの印加電圧の立ち下がりを重ねることで、液晶シャッター１０ａの光の透過率を０からＤ１まで急激に変化させ、右眼用の液晶シャッター１０ａを遮蔽状態から開放状態へ高速で変位させることが可能になる。なお、立体映像表示装置５２が右眼用画像表示期間になる前に、左眼用の液晶シャッター１０ｂは遮蔽状態に移行しているので、観察者の左眼ＬＥは右眼用画像ＰＲを視認できない状態とされる。
【００８２】
この後、右眼用画像表示期間が所定の時間経過すると、液晶メガネ５１は、右眼用の液晶シャッター１０ａを遮蔽状態に移行させる。即ち、第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧を立ち上げて、印加電圧をＶ１にする。これにより、第１液晶パネル１１Ｒの位相差をＲ１まで減少させる。この右眼用の液晶シャッター１０ａの遮蔽状態への移行時は、第１液晶パネル１１Ｒの印加電圧の立ち上がりを利用するため、比較的短い（遅延時間ΔＴ１よりも大幅に短い）遅延時間ΔＴ２で位相差をＲ２からＲ１まで減少させることが可能になる。これにより、右眼用の液晶シャッター１０ａの遮蔽状態への移行時にも、透過率の変化を急峻にすることができる（図８の線Ｔｅ２を参照）。
【００８３】
この後、再び左眼用画像表示期間が始まると、再度、所定の期間だけ両方の液晶シャッター１０ａ，１０ｂを遮蔽状態にしておく期間を経て、上述した過程によって液晶シャッター１０ｂを遮蔽状態から開放状態にさせる。
【００８４】
以上のように、本発明の液晶メガネによれば、電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネル１１ａ，１１ｂと電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネル１２ａ，１２ｂとを重ねて、印加電圧の立ち下がり時よりも立ち上がり時のほうが位相差の変化速度が速いことを利用して、第１液晶パネル１１ａ，１１ｂの印加電圧の立ち下がり時に、第２液晶パネル１２ａ，１２ｂの印加電圧の立ち上がりを重畳させることで、右眼用の液晶シャッター１０ａと，左眼用の液晶シャッター１０ｂとの開放状態の切替を高速で行うことが可能になる。これによって、右眼用画像と左眼用画像とが観察者に同時に視認されてしまうといった、いわゆるクロストークの発生を防止して、三次元立体画像をブレなく鮮明に観察することが可能になる。
【符号の説明】
【００８５】
１０…液晶シャッター（液晶装置）、１１…第１液晶パネル、１２…第２液晶パネル、１３…第１偏光板、１４…第２偏光板、１５…光学補償板、１６…制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと、
該第１液晶パネルに重ねて形成され、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルと、
前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルを間に挟んで形成される一対の偏光板と、
前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて形成される光学補償板と、
前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルに印加する電圧をそれぞれ独立に制御可能な制御部と、
を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げると同時に、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち上げ、かつ、前記第１液晶パネルに対して印加電圧を立ち下げた状態で所定期間が経過した後、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
前記第２液晶パネルが印加電圧の立ち上げにより位相差が最大に増加するまでの期間よりも、前記第１液晶パネルが印加電圧の立ち下げにより位相差が最大に増加するまでの期間のほうが長いことを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとの遅相軸は略同一であり、かつ、前記光学補償板の遅相軸と略直交してなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液晶装置。
【請求項５】
前記第１液晶パネルはＯＣＢ型液晶パネルであり、前記第２液晶パネルはＶＡ型液晶パネルであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の液晶装置。
【請求項６】
前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて光学補償板を形成したことを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の液晶装置。
【請求項７】
前記光学補償板は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧の立ち上がり期間に生じる透過光の残留位相差を補償するものであることを特徴とする請求項６記載の液晶装置。
【請求項８】
前記光学補償板は、一軸性の位相差板であることを特徴とする請求項６または７記載の液晶装置。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか１項記載の液晶装置を２つ並列に配置した液晶メガネであって、
一方の液晶装置を右眼用シャッター、他方の液晶装置を左眼用シャッターとして用い、
右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示する映像表示部を観察する際に、前記右眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを開放するとともに前記左眼用シャッターを遮断し、前記左眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを遮断するとともに前記左眼用シャッターを開放することを特徴とする液晶メガネ。
【請求項１０】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替に対応して発信されるタイミング信号を受信する受信部を更に備えたことを特徴とする請求項９記載の液晶メガネ。
【請求項１１】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替時に、前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターとを所定期間だけ同時に遮断させることを特徴とする請求項９または１０記載の液晶メガネ。
【請求項１】
電圧印加によって位相差が減少する第１液晶パネルと、
該第１液晶パネルに重ねて形成され、電圧印加によって位相差が増加する第２液晶パネルと、
前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルを間に挟んで形成される一対の偏光板と、
前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて形成される光学補償板と、
前記第１液晶パネルおよび前記第２液晶パネルに印加する電圧をそれぞれ独立に制御可能な制御部と、
を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げると同時に、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち上げ、かつ、前記第１液晶パネルに対して印加電圧を立ち下げた状態で所定期間が経過した後、前記第２液晶パネルに対する印加電圧を立ち下げる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
前記第２液晶パネルが印加電圧の立ち上げにより位相差が最大に増加するまでの期間よりも、前記第１液晶パネルが印加電圧の立ち下げにより位相差が最大に増加するまでの期間のほうが長いことを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとの遅相軸は略同一であり、かつ、前記光学補償板の遅相軸と略直交してなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液晶装置。
【請求項５】
前記第１液晶パネルはＯＣＢ型液晶パネルであり、前記第２液晶パネルはＶＡ型液晶パネルであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の液晶装置。
【請求項６】
前記一対の偏光板のうち、少なくともいずれか一方の偏光板に重ねて光学補償板を形成したことを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の液晶装置。
【請求項７】
前記光学補償板は、前記第１液晶パネルに対する印加電圧の立ち上がり期間に生じる透過光の残留位相差を補償するものであることを特徴とする請求項６記載の液晶装置。
【請求項８】
前記光学補償板は、一軸性の位相差板であることを特徴とする請求項６または７記載の液晶装置。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか１項記載の液晶装置を２つ並列に配置した液晶メガネであって、
一方の液晶装置を右眼用シャッター、他方の液晶装置を左眼用シャッターとして用い、
右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示する映像表示部を観察する際に、前記右眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを開放するとともに前記左眼用シャッターを遮断し、前記左眼用映像の表示期間では前記右眼用シャッターを遮断するとともに前記左眼用シャッターを開放することを特徴とする液晶メガネ。
【請求項１０】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替に対応して発信されるタイミング信号を受信する受信部を更に備えたことを特徴とする請求項９記載の液晶メガネ。
【請求項１１】
前記右眼用映像と前記左眼用映像との表示切替時に、前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターとを所定期間だけ同時に遮断させることを特徴とする請求項９または１０記載の液晶メガネ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１８６３３１（Ｐ２０１１−１８６３３１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３６３０（Ｐ２０１０−５３６３０）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]