立体画像表示装置
【課題】専用のメガネを用いること無く、左右同時視が可能で画面解像度の低下とクロストークが低減された立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】立体画像表示装置１は、バックライト２と、複数の水平ライン２３からなる第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を有する液晶ディスプレイ５との間に集光レンズであるフレネルレンズ３と第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有する光学手段の位相差板４とを有する。フレーム画像は、第一画像形成領域２１に右目用画像を、第二画像形成領域２２に左目用画像を表示し、フレーム切り替え毎に画像形成領域を交互に入れ替えるかまたは上書きされる。バックライト２は、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２での右目用画像または左目用画像の表示に合わせ、中央を境にした左右から互いに偏光方向の異なる直線偏光または円偏光を放射する。
【解決手段】立体画像表示装置１は、バックライト２と、複数の水平ライン２３からなる第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を有する液晶ディスプレイ５との間に集光レンズであるフレネルレンズ３と第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有する光学手段の位相差板４とを有する。フレーム画像は、第一画像形成領域２１に右目用画像を、第二画像形成領域２２に左目用画像を表示し、フレーム切り替え毎に画像形成領域を交互に入れ替えるかまたは上書きされる。バックライト２は、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２での右目用画像または左目用画像の表示に合わせ、中央を境にした左右から互いに偏光方向の異なる直線偏光または円偏光を放射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面表示パネルを使用した薄型テレビの開発が盛んに行われ、例えば、液晶パネルを使用した液晶テレビの開発が行われている。そして、薄型テレビを高機能化する一つの取り組みとして、立体画像を表示する立体画像表示装置の開発が進められている。
【０００３】
液晶パネルからなる液晶ディスプレイを用い、立体画像表示装置を構成する技術については、多数の方式が提案されている。それらは、特許文献１に開示されるような、立体映像を観察する際に観察者が専用のメガネを必要とする方式と、特許文献２に開示されるような、メガネを必要としない方式に分類することができる。
【０００４】
専用のメガネを使用する立体画像の表示方式としては、シャッターメガネ方式が知られている。この方式は、解像度の低下が無く、画像表示装置における表示の視野角も広くなるという利点を有する。しかしながら、この方式は、専用のメガネを使用する煩雑さに加え、表示画像がちらつくフリッカーの発生、表示画面における輝度の低下、および左右の眼に映る画像の時間差により観察者は自然な画像を得られないという問題点などを有している。
【０００５】
また、特許文献１には、新規な光学手段として、入射した光の偏光軸を互いに直交させるよう二つの異なる偏光領域を有する位相差板を用いる立体画像表示装置が開示されている。この立体画像表示装置は、右目用の画像と左目用の画像をそれぞれ異なる領域に表示させる液晶ディスプレイと、その左右画像表示領域に対応するよう配置された上記の位相差板とを備え、観察者に視差画像を投影させて立体画像が得られるように構成されている。
【０００６】
この特許文献１に記載の立体画像表示装置においては、表示画面の右目用映像信号に従う表示の位置と左目用映像信号に従う表示の位置が常に固定されている。したがって、左右映像とも垂直解像度が半減してしまうという課題を有している。また、立体表示装置の鉛直方向に対し、ある視野角の位置から観察すると、液晶ディスプレイ上の右目用画像の一部が左目用の１／２波長板を通過して観察者の左目に届いてしまう。すなわち、観察する位置によりクロストークを生じるという新たな課題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２８４８７３号公報
【特許文献２】特開平１０−６３１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年盛んに開発が進められているのが、立体映像を観察する際に観察者が専用のメガネを必要としない方式である。
専用のメガネを必要としない方式としては、例えば、パララックスバリア方式、レンチキュラレンズ方式、スイッチバックライト式などが知られている。しかし、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式においては、水平解像度が低下するなど、画像表示の解像度が低下してしまうという問題点を有する。スイッチバックライト式においては、画像のちらつきであるフリッカーが発生するという不具合を有している。
【０００９】
また、別の構成の光学手段を利用し、立体画像を得る立体画像表示装置が提案されている。例えば、特許文献２には、光学手段である偏光フィルタやフレネルレンズを用い、専用のメガネを必要としない立体画像表示装置が開示されている。
【００１０】
この特許文献２に記載の立体画像表示装置においては、液晶ディスプレイを挟んで観察者の反対側に配置された光源の前面左右に、偏光方向が直交する右目用偏光フィルタ部と左目用偏光フィルタ部とが配置される。各フィルタ部を通過した互いに直交する偏光光はフレネルレンズにより略平行光とされ、背面側から液晶ディスプレイに向けて照射される。液晶ディスプレイでは、両面に偏光フィルタが配設されている。偏光フィルタのそれぞれにおいては、液晶ディスプレイの１水平ラインに対応するよう、水平ライン毎に、互いに直交する直線偏光フィルタライン部が交互に配置されている。このとき、光源側と観察者側の対向する直線偏光フィルタライン部についても互いに直交する偏光方向となるようにされている。そして、液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、２枚の偏光フィルタの透光ラインに合わせて１水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報を交互に表示するよう構成する。
【００１１】
すなわち、特許文献２に記載の立体画像表示装置は、表示画面の全水平ラインを奇数ラインと偶数ラインに分割し、それぞれのラインに左目用および右目用画像を表示してこれらをその新規な光学手段で観察者の左右の目に振り分けて立体画像を表示するものである。
【００１２】
この装置によれば、観察者は専用のメガネ無しで立体画像を観察することができる。そして、観察者の見る位置が多少左右にずれても立体画像が損なわれることは無い。さらに、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式において課題とされた水平解像度が半減してしまう現象は回避することができる。
【００１３】
しかしながら、特許文献２に記載の偏光フィルタ等を用いた立体画像表示装置においては、表示画面の右目用映像信号に従う表示の位置と左目用映像信号に従う表示の位置が常に固定されている。したがって、左右映像とも垂直解像度が半減してしまうという課題を有している。
【００１４】
したがって、専用のメガネを必要としない方式において、画面での高い輝度を維持しながらフリッカーやクロストークを低減し、さらに解像度の低下を防止するためには、従来の立体画像表示装置では不充分であり、新たな立体画像表示装置が求められている。
【００１５】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、専用のメガネを不要とし、フリッカーとクロストークが低減され、画面の解像度を低下させること無く左右画像の同時視ができる、高輝度の立体画像表示装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の態様は、画素を水平方向に配列してなる水平ラインを垂直方向に複数並べて構成された液晶パネルおよびその液晶パネルを挟持する一対の偏光板を有する液晶ディスプレイと、
偏光を放射する複数の偏光光源を、左右に隣接する偏光光源の間で放射光の偏光方向が互いに異なるよう、水平方向に配列してなる偏光光源の列を備えたバックライトとを有し、
液晶ディスプレイとバックライトとの間に集光レンズと光学手段とをこの順で配置し、
観察者に立体画像を提供する立体画像表示装置であって、
バックライトは、偏光光源の列を垂直方向に複数列配置するとともに、垂直方向に隣接する偏光光源の列の間では、垂直方向に隣接する偏光光源間で放射光の偏光方向が互いに異なるように構成されており、
集光レンズは、バックライトからの光を観察者に向けて集光する光にするよう構成されたものであり、
液晶ディスプレイは、液晶パネルの連設された複数の水平ラインからなる第一画像形成領域と第二画像形成領域とを交互に配置して有し、第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するよう構成され、
第一画像形成領域と第二画像形成領域は、
（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行うか、
または、
（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
光学手段は、第一画像形成領域と第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、第一偏光領域と第二偏光領域とは、いずれか一方が１／２波長板を形成するか、両方が遅相軸が互い４５度異なる１／２波長板を形成するか、または両方が遅相軸が互い９０度異なる１／４波長板を形成するによう構成されたものであることを特徴とする立体画像表示装置に関する。
【００１８】
本発明の態様において、バックライトは、偏光光源の列毎に点灯制御されるよう構成されたものであることが好ましい。
【００１９】
本発明の態様において、バックライトは、偏光光源毎に点灯制御されるよう構成されたものであることが好ましい。
【００２０】
本発明の態様において、バックライトの偏光光源の列は、４つ以上の偏光光源からなることが好ましい。
【００２１】
本発明の態様において、バックライトは、偏光光源の列を、上下方向に４列以上配置して構成されたものであることが好ましい。
【００２２】
本発明の態様において、バックライトは、右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて、全体の点灯状態が制御されるよう構成されたものであることが好ましい。
【００２３】
本発明の態様において、バックライトの偏光光源は、ＬＥＤと偏光板とを用いて構成されたものであることが好ましい。
【００２４】
本発明の態様において、光学手段の第一偏光領域と第二偏光領域との境界の少なくとも一部には、遮光部が設けられていることが好ましい。
【００２５】
本発明の態様において、第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ラインからなる画像形成領域であることが好ましい。
【００２６】
本発明の態様において、第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ラインからなる画像形成領域であることが好ましい。
【００２７】
本発明の態様において、第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた５本から１５本の水平ラインからなる画像形成領域であることが好ましい。
【００２８】
本発明の態様において、液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることが好ましい。
【００２９】
本発明の態様において、液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、専用のメガネを用いること無く、フリッカーとクロストークが低減され、画面の解像度を低下させること無く左右画像の同時視ができる広視野角の立体画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の立体画像表示装置のバックライトの有する偏光板の偏光特性を説明する平面図である。
【図４】本実施の形態の立体画像表示装置を構成する液晶パネルの模式的な平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する平面図である。
【図８】液晶素子を有するバックライトの構成を模式的に説明する分解斜視図である。
【図９】（ａ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の一例を模式的に示す図であり、（ｂ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の別の例を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の有するバックライトを模式的に説明する平面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
＜実施の形態１＞
本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が１つ形成されるよう構成されている。
【００３３】
図１は、本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
図２は、本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１の光学系を模式的に説明する平面図である。
【００３４】
図１および図２に示すように、立体画像表示装置１は、バックライト２と、集光レンズであるフレネルレンズ３と、光学手段である位相差板４と、液晶ディスプレイ５とをこの順で備える。そして、バックライト２と液晶ディスプレイ５の駆動をそれぞれ制御する制御装置１２を備える。これらは図示されない筐体に収容される。そして、図１および図２に示すように、立体画像を観察する観察者５０は液晶ディスプレイ５の前面側から画面上の立体画像を観察する。
以下、立体画像表示装置１の主要な構成について説明する。
【００３５】
バックライト２は、観察者５０から見て立体画像表示装置１の最も奥側に配置される。
本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１において、バックライト２は、それぞれ水平方向に伸びる、上下２つの光源の列（第１列と第２列）から構成されている。上下二つの光源の列は、それぞれ、偏光光源２つずつ（偏光光源１３ａと偏光光源１３ｂ、および偏光光源１４ａと偏光光源１４ｂ）から構成されている。
【００３６】
すなわち、バックライト２を構成する上下二列の光源の列のうち、上側の第１列では、中央を境にして、２つの偏光光源１３ａ、１３ｂが左右に配置されている。第１列の下側にある第２列では、中央を境にして、２つの偏光光源１４ａ、１４ｂが左右に配置されている。
４つの偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、制御装置１２により、それぞれ独立に、点灯状態の制御が可能となるようにされており、上下二つの光源の列ごとに点灯状態の制御を行うことができる。
【００３７】
偏光光源１３ａ、１３ｂは、ぞれぞれ、図２に示すように、白色の無偏光を放射する光源１５ａ、１５ｂの前面に偏光板１７ａ、１７ｂを配置して構成される。図２に示されない偏光光源１４ａ、１４ｂについても、同様に、それぞれ、白色の無偏光を放射する光源の前面に偏光板を配置して構成される。偏光板は、透過軸およびその透過軸に直交する吸収軸を有する。例えば、バックライト２の光源１５ａや光源１５ｂから出射した無偏光が偏光板に入射すると、その無偏光のうち透過軸方向と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の光を遮断する。ここで、偏光軸の方向とは、光における電界の振動方向のことである。
【００３８】
偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、例えば、白色の無偏光を放射する点光源を用いて構成することができる。具体的には、偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを、ＬＥＤなどを用いて構成することができる。
【００３９】
図３は、バックライト２の有する偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂの偏光特性を説明する平面図である。図３の中で、各偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ上の矢印は、偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂそれぞれの透過軸を表している。
【００４０】
光源の第１列を構成し、中央を境にして左右に配置される偏光光源１４ａと偏光光源１４ｂとにおいて、偏光板１７ａと偏光板１７ｂとは、互いに偏光方向が直交する。例えば、図１および図２に示すように、水平な地面に立つ観察者５０と向き合うように立体画像表示装置１の画面を設置することができる。その場合、図３に示すように、偏光板１７ａにおいて、透過軸は水平方向と垂直な方向に設定され、偏光板１７ｂにおいて、透過軸は水平方向に設定される。また、光源の第１列と第２列との関係については、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光板は、互いに偏光方向が直交するように設定される。したがって、図３に示すように、偏光光源１４ａの有する偏光板１８ａの透過軸は水平方向に設定され、偏光光源１４ｂの有する偏光板１８ｂの透過軸は、水平方向と垂直な方向となるよう設定される。
【００４１】
その結果、光源の第１列を点灯させた場合と、第２列を点灯させた場合とを比較すると、中央を境にして左右の光源から出射される光の偏光特性は異なることになる。すなわち、光源の第１列では、中央を境異にして左側からは水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射され、右側からは水平方向と平行な方向の直線偏光が出射される。一方、光源の第２列では、中央を境異にして左側からは水平方向と平行な方向の直線偏光が出射され、右側からは水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射される。光源の第１列と第２列とでは、中央を境にして出射される偏光の特性の関係が左右で逆の関係となる。
【００４２】
その結果、４つの偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂから射出される直線偏光の偏光方向は、図１において矢印で示される偏光特性を有するようになる。すなわち、図１に示すように、偏光光源１３ａと偏光光源１３ｂとからは、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。偏光光源１４ａと偏光光源１４ｂとからも、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。そして、偏光光源１３ａと偏光光源１４ａとから射出される直線偏光は互いに偏光方向が直交する。偏光光源１３ｂと偏光光源１４ｂとの間でも同様である。
【００４３】
尚、立体画像表示装置１において、適当な面積を備えた面光源などを用い、上述した光源の第１列を構成する２つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源から構成することも可能である。すなわち、１つの光源の前面に、中央付近を境にして２枚の偏光板を配置することにより光源の第１列を構成することも可能である。この時、光源の第１列において、隣接する２枚の偏光板の偏光方向は、互いに直交するように設定される。
【００４４】
同様に光源の第２列を構成する２つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源と２枚の偏光板とから構成することも可能である。
但し、１つの無偏光白色光源と４枚の偏光板とを用い、４つの偏光光源を構成することは好ましくない。後述するように、少なくとも光源の列ごとにそれぞれ、点灯状態を制御可能とすることが必要となるからである。
【００４５】
次に、バックライト２と位相差板４との間には、液晶ディスプレイ５と所定の距離を置くようにして、集光レンズであるシート状のフレネルレンズ３が配置されている。フレネルレンズ３は、一側面に同心上の凹凸するレンズ面を有する。そして、背面側の中心の焦点から入射した光を、液晶ディスプレイ５の置かれた前面側に射出するとともに観察者の目に向けて光を集光させることができる。
【００４６】
図１に示すように、フレネルレンズ３の前面側には、後述する光学手段である位相差板４と、液晶ディスプレイ５とが順に配置される。
液晶ディスプレイ５は、一対の偏光板７および偏光板８によって挟持された液晶パネル６により構成される。
【００４７】
偏光板７は、液晶ディスプレイ５において、液晶パネル６のバックライト２側に配設される。偏光板７は、上述の偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂと同様、透過軸およびその透過軸に直交する吸収軸を有する。したがって、バックライト２から出射し、位相差板４を通過して、直線偏光が入射すると、透過軸方向と平行な偏光軸の直線偏光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の直線偏光を遮断する。偏光板７における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向と垂直な方向である。
【００４８】
液晶パネル６は、ガラス基板等の基板により液晶を挟持して構成されたものである。液晶を挟持する側の基板の表面には、画素形成のために所望のパターニングがなされた電極が設けられている。電極はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）等の透明導電性の材料からなる。そして、液晶パネル６としては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードやＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、あるいはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードのカラー液晶パネルの使用が可能である。これらはいずれも電圧の印加により液晶の配向変化が引き起こされる。そして、液晶パネル６の両面に配設された偏光板７、８の作用と組み合わされて、透過する光量などの調節を可能としている。
そして、液晶パネル６は、立体画像表示装置１において画像形成を担う構成部材であり、一つの画面上で右目用画像と左目用画像とを同時に表示するものである。
【００４９】
図４は、本実施の形態の立体画像表示装置１を構成する液晶パネル６の模式的な平面図である。
液晶パネル６は、図４に示すように、画素（図示されない）を水平方向に配列してなる水平ライン２３を垂直方向に複数並べて構成される。以下、その構成や画像表示機能について説明する。
【００５０】
図１に示すように、液晶パネル６の画像表示部分においては、水平方向に区切られた第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。これら第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、図１に示すように、互いに、実質的に同一の面積を有する領域である。液晶パネル６の画像表示部分において、複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、垂直方向に互い違いに配置されている。
【００５１】
そして、図４に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２は、垂直方向に連続して並べられた複数の水平ライン２３からそれぞれ構成されている。なお、図４において示される液晶パネル６では、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２はそれぞれ、連続して並べられた３本の水平ライン２３から構成されている。
【００５２】
その結果、液晶パネル６の最上部にある１本目の水平ラインから３本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、４本目の水平ラインから６本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成し、さらに、７本目の水平ラインから９本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、１０本目の水平ラインから１２本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成する。すなわち、３本ずつの水平ライン２３を順次束ねて、液晶パネル６では、互い違いに複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２が形成されている。
【００５３】
このとき、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成する水平ライン２３の本数は３本に限られるわけではなく、複数本から構成することが可能である。例えば、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成する水平ライン２３の本数を１０本とすることなどが可能である。
【００５４】
その場合、液晶パネル６の最上部にある１本目の水平ラインから１０本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、１１本目の水平ラインから２０本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成し、さらに、２１本目の水平ラインから３０本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、３１本目の水平ラインから４０本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成する。すなわち、１０本ずつの水平ライン２３を順次束ねて、液晶パネル６では、互い違いに複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２が形成されていることになる。
【００５５】
そして、後述するように、クロストークを低減して液晶ディスプレイ５の視野角を広げる観点から、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成する水平ライン２３の本数は選択される。
【００５６】
立体画像表示装置１の液晶ディスプレイ５の液晶パネル６では、表示される一つのフレーム画像の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにそれぞれ右目用画像と左目用画像とを表示させる。そして、次の（１）または（２）に示す方法に従い、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２との間で右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う。
（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う。
（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行う（尚、入れ替えを行わずにそれぞれが右目用画像と左目用画像を維持し続ける場合は含まない。）。
【００５７】
尚、図１には示されないが、液晶パネル６の周縁には外枠が配されており、液晶パネル６における第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、この外枠に支持される。
【００５８】
偏光板８は、液晶ディスプレイ５における観察者側に配置される。この偏光板８には、上述の場合の第一画像形成領域２１を透過した画像光、および、第二画像形成領域２２を透過した画像光が入射する。そして、これら画像光のうち、偏光軸が透過軸と平行な光を透過し、偏光軸が吸収軸と平行（透過軸に垂直）な光を遮断する。ここで、偏光板８における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者が立体画像表示装置１を見たときの水平方向と平行な方向とすることができる。
【００５９】
光学手段である位相差板４は、図１に示すように、フレネルレンズ３と液晶ディスプレイ５との間に配置される。位相差板４は、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有する。位相差板４における第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位置および大きさは、図１に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応している。
【００６０】
そして、上述のように、図４に示す本実施の形態の立体画像表示装置１を構成する液晶パネル６においては、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインのうち、上から垂直方向に順次３本ずつの水平ライン２３が束ねられて便宜上一つの組を構成している。そして、その束ねられた水平ラインの組のそれぞれに対応するよう、同一面積の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。よって、この位相差板４における第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位置および大きさは、図１に示すように、液晶パネル６の束ねられた３本の水平ラインの組である第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応している。
【００６１】
したがって、立体画像表示装置１の使用状態において、ある一つのフレーム画像表示時では、位相板４の第一偏光領域３１を透過した光が、偏光板７を通過して、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。位相差板４の第二偏光領域３２を透過した光が、偏光板７を通過して、第二画像形成領域２２に入射する。
【００６２】
位相差板４の構成については、第一の偏光領域３１を、実質的に位相差の無いガラスや樹脂等の部材として構成し、第二の偏光領域３２を、入射する直線偏光の偏光方向と対応させて光学軸が水平方向から右上４５度方向である１／２波長板として構成することが可能である。また、位相差板４は、第一の偏光領域３１を、入射する直線偏光の偏光方向と対応させ、遅相軸が水平方向と水平または垂直である１／２波長板として構成し、併せて、第二の偏光領域３２を、光学軸が水平方向から右上４５度方向である１／２波長板をとして構成することが可能である。
【００６３】
位相差板４の構造を上述のようにすることで、直線偏光である入射光に対し、位相差板４からの出射光は、透過する位相差板の領域に従い、光軸が回転されないままの直線偏光となるか、または光軸の９０度回転された直線偏光となる。すなわち、位相差板４に入射し、位相差板４の第一偏光領域３１から出射する光は光軸が回転されないままの直線偏光となる。一方、第二偏光領域３２を出射する光は光軸が９０度回転された直線偏光となる。
【００６４】
尚、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインの各一本それぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けることも可能である。その場合、位相差板４においても、液晶パネル６の各水平ライン２３に対応する第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応して、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が形成される。
【００６５】
そして、表示される一つのフレーム画像の水平奇数ラインに対応する第一画像形成領域２１と、水平偶数ラインに対応する第二画像形成領域２２とにそれぞれ、例えば、右目用画像と左目用画像とを表示させ、フレーム切り替え毎に、その右目用画像と左目用画像の表示された水平ラインを交互に入れ替え、右目用画像と左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成することができる。
【００６６】
しかしながら、その場合、クロストークの問題が顕著となる。
すなわち、立体画像表示装置１の画面を構成する液晶ディスプレイ５の中央鉛直方向からある視野角をもって、観察者５０が立体画像表示装置１上の立体画像を観察する場合がある。本来、ある一つのフレーム画像表示時では、位相差板４の第一偏光領域３１を透過した光は、液晶パネル６の第一画像形成領域２１にのみ入射することが必要である。一方、第二偏光領域３２を透過した光は、第二画像形成領域２２にのみが入射することが必要である。それに対し、視野角を大きくとった場合、位相差板４の第一偏光領域３１を透過した光が液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射し、一方、第二偏光領域３２を透過した光が、第一画像形成領域２１に入射してしまうことがある。
【００６７】
こうしたタイプのクロストークは、位相差板４において位相差特性の異なる第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが互いに隣接するように設けられていることに起因する。
すなわち、クロストークは立体画像表示装置１の画面の上下方向である視野角以上でもって、観察者５０がその画面上の画像を観察する場合に起こりやすい。
【００６８】
このタイプのクロストークは、位相差板４の互いに隣接する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域で起こる。したがって、これを低減するためには、位相差板４において第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域を減らすことが有効である。
【００６９】
例えば、液晶パネル６がフルＨＤ（Ｆｕｌｌ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）仕様に対応し、その水平ラインは１０８０本であるとする。その場合、上記したように全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けるとすると、それらは互い違いに５４０個ずつ設けられることになる。その結果、位相差板４では、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応するように５４０個ずつの第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有することになる。そして、第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域は１０７９カ所形成されることになる。
【００７０】
そして、観察者５０がある視野角をもって立体画像表示装置１の画面を観察する場合、この境界領域のそれぞれでクロストークが発生する。そのクロストークの強度は上記したように全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けた場合に最も高いものとなる。
【００７１】
それに対し、図１および図２に例示するように、本実施の形態の液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが、複数本の水平ライン２３から構成される場合を考察する。その場合、位相差板４では、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応して、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が形成される。その結果、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の面積は、束ねて組にする水平ライン２３の本数に従い大きくなる。そうして、位相差板４において、第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域を少なくすることができる。
【００７２】
すなわち、クロストークを発生させる、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域が少なくなることから、クロストークの発生は立体画像表示装置１全体としては少なくなる。よって、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を形成するために束ねて組にする水平ライン２３の本数の増加に従い、クロストークは抑えられる。そして、観察者５０はクロストークを感じにくくなる。
【００７３】
したがって、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、クロストークが低減され、観察可能な視野角が拡大して視野角特性が向上する。
以上から、クロストークを低減するという観点からは、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を形成するために、束ねて組にする水平ライン２３の本数は、より多いほうが好ましい。
【００７４】
また、クロストークの低減には、位相差板４の液晶ディスプレイ５に対向する面における第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域に、遮光部（図示されない）を設けることも有効である。この遮光部は帯状の形状を有し、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域に配設されることが好ましい。
【００７５】
こうした遮光部（図示されない）を設けることにより、位相差板４の第一偏光領域３１を出射して、液晶パネルの第一画像形成領域２１に入射すべき光のうち、その境界を超えて隣接する第二画像形成領域２２に入射する光を吸収して遮ることが可能となる。位相差板４に遮光部を設けることにより、立体画像表示装置１で発生するクロストークを生じにくくさせることが可能となる。
【００７６】
位相差板４における遮光部（図示されない）は、例えば、バインダー樹脂にフィラー成分を分散させたものなどで形成することが好ましい。フィラー成分は、金属粒子およびその酸化物、または顔料、染料を用いる。フィラー成分の色調は、画像光に対して黒色であることが好ましい。上記顔料および染料を分散あるいは溶解させるバインダー樹脂は、公知の樹脂、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、ノボラック樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、ニトロセルロース、または、これらの組み合わせ等を用いることができる。
【００７７】
ただし、遮光部は、位相差板４と液晶ディスプレイ５とを透過して観察者５０の目に届く画像光の一部を遮光する。クロストークの低減には有効であるが、立体画像表示装置１の画像表示における画面輝度は低下する。例えば、上記したように、全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けた場合、その境界領域ごとに形成が必要とされる帯状の遮光部の数は最大となる。その結果、遮光部の形成による輝度の低下は大きなものとなる。
【００７８】
遮光部の形成は有効なものの、その形成数を少なくするよう、位相差板４を構成することが好ましい。
したがって、遮光部の形成数を低減するという観点からも、第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を形成するよう、束ねて組にする水平ライン２３の本数は、多いほうが好ましいことになる。
【００７９】
しかしながら、その一つの組にされる水平ライン２３の本数を無制限に増大させることにも問題がある。すなわち、観察者にとって、自然な画像が得られないという問題を引き起こす可能性がある。
【００８０】
以上から、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、クロストークの低減と画面輝度の低下抑制の観点と、観察者５０に自然な立体画像を提供するという観点から、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成するために束ねて一つの組にされる水平ライン２３の本数を選択することが好ましい。そして、それに対応する位置と大きさで、位相差板４の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を形成することが好ましい。
【００８１】
そして、鋭意検討の結果から、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とはそれぞれ、液晶パネル６の垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ライン２３からなる画像形成領域であることが好ましいことがわかった。
【００８２】
さらに、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とはそれぞれ、液晶パネル６の垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ライン２３からなる画像形成領域であることがより好ましく、５本から１５本の水平ライン２３からなる画像形成領域であることが最も好ましいことがわかった。そして、それに対応する位置と大きさで位相差板４の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を形成することが当然に好ましい。
【００８３】
以上、本実施の形態の立体画像表示装置１の主な構成について説明したが、次に図１および図２を用いて、本実施の形態の立体画像表示装置１によって立体画像を形成する方法および観察者がその立体画像を観察する方法について説明する。
【００８４】
観察者５０が、立体画像表示装置１により立体画像を観察する場合、制御装置１２に制御され、ある一つのフレーム画像が表示される。その時、液晶ディスプレイ５には、右目用画像および左目用画像が同時に形成される。すなわち、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、偏光板７、８および液晶パネル５の作用によって、例えば、右目用画像および左目用画像がそれぞれ形成される。
【００８５】
液晶ディスプレイ５での右目用画像および左目用画像の形成に対応し、制御装置１２に制御され、バックライト２からは、光源の第１列を構成する２つの偏光光源１３ａ、１３ｂから直線偏光が射出される。偏光光源１３ａ、１３ｂから射出される直線偏光の偏光方向は、中央を境にして、図１において矢印で示される偏光特性を有する。すなわち、図１に示すように、左右に並べられた偏光光源１３ａと偏光光源１３ｂとからは、互いに偏光方向が直交する直線偏光が、フレネルレンズ３や位相差板４に向かって射出される。
【００８６】
そして、図２に示すように、バックライト２の偏光光源１３ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者５０の右目４１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の右目４１ａに入射する。一方、偏光光源１３ｂから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者の左目４１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の左目４１ｂに入射する。
【００８７】
このとき、上述のように、位相差板４に入射し、位相差板４の第一偏光領域３１から出射する光は光軸が回転されないままの直線偏光となり、第二偏光領域３２から出射する光は光軸の９０度回転された直線偏光となる。
【００８８】
したがって、偏光光源１３ａから射出した水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。液晶ディスプレイ５の偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板４を出射した光のうち、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。一方、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と平行な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
【００８９】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第一偏光領域３１を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は右目用画像の画像光（以下、「右目用画像光」と略称する）となって、観察者の右目４１ａに到達する。このとき、偏光光源１３ａから出射し、位相差板４の第二偏光領域３２を通過した光は、上述したように、観察者５０の右目４１ａに到達することは無い。
【００９０】
また、偏光光源１３ｂから射出した水平方向と平行な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板４を出射した光のうち、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
一方、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射する。
【００９１】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は左目用画像の画像光（以下、「左目用画像光」と略称する）となって、観察者の左目４１ｂに到達する。このとき、偏光光源１３ｂから出射し、位相差板４の第一偏光領域３１を通過した光は、上述したように、観察者５０の左目４１ｂに到達することは無い。
【００９２】
こうして、観察者５０は、立体画像表示装置１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者５０は、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【００９３】
次に、観察者５０が、立体画像表示装置１により立体画像を観察するに際し、上述のように、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合について説明する。すなわち、制御装置１２による制御によって、ある一つのフレームにおいて、液晶ディスプレイ５における第一画像形成領域２１に左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２に右目用画像が形成されるようになった場合について説明する。
【００９４】
液晶ディスプレイ５において、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合、制御装置１２に制御され、バックライト２における使用する偏光光源の列の切り替えが行われる。すなわち、右目用画像と左目用画像の形成領域の入れ替えに際し、光源の切り替えが行われ、光源の第１列に代わって、第２列が使用されるようになる。その結果、第２列を構成する２つの偏光光源１４ａ、１４ｂから直線偏光が射出されるようになる。
【００９５】
そして、偏光光源１４ａ、１４ｂから射出される直線偏光の偏光方向は、図１において矢印で示される偏光特性を有し、互いに偏光方向が直交する直線偏光が、フレネルレンズ３や位相差板４に向かって射出される。
【００９６】
そして、上述した偏光光源の第１列を使用する場合と同様、偏光光源１４ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者５０の右目４１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の右目４１ａに入射する。一方、偏光光源１４ｂから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者の左目４１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の左目４１ｂに入射する。
【００９７】
このとき、上述のように、位相差板４に入射し、位相差板４の第一偏光領域３１から出射する光は光軸が回転されないままの直線偏光となり、第二偏光領域３２から出射する光は光軸の９０度回転された直線偏光となる。
【００９８】
したがって、偏光光源１４ａから射出した水平方向と水平な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。一方、位相差板４を出射した光のうち、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射する。
【００９９】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、右目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２２に入射し、そこから透過する光は右目用画像光となって、観察者の右目４１ａに到達する。このとき、偏光光源１４ａから出射し、位相差板４の第一偏光領域３１を通過した光は、上述したように、観察者５０の右目４１ａに到達することは無い。
【０１００】
また、偏光光源１４ｂから射出した水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板４を出射した光のうち、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。
一方、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と平行な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
【０１０１】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、右目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第一偏光領域３１を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は左目用画像光となって、観察者の左目４１ｂに到達する。このとき、偏光光源１４ｂから出射し、位相差板４の第二偏光領域３２を通過した光は、上述したように、観察者５０の左目４１ｂに到達することは無い。
【０１０２】
こうして、観察者５０は、立体画像表示装置１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者５０は、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１０３】
以上のように、液晶ディスプレイ５でのフレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えに同期させて、バックライト２のから出射される左目用の光と右目用の光との間で、変更の状態を交互に入れ替えできるように構成する。こうすることにより、液晶ディスプレイ５において、フレーム切り替えに伴い右目用および左目用画像を形成する領域が入れ替わる画像領域の入れ替えが行われたとしても、観察者５０は、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。よって、観察者５０は、常に、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１０４】
したがって、従来の立体画像表示装置においては、右目用および左目用画像を形成する画像領域が固定されていたため、垂直解像度が半減するなど、解像度が低下する問題があったが、本実施の形態の立体画像表示装置１は解像度を全く減じることなく、液晶ディスプレイ５の性能をフルに発揮させたフル解像度での表示が可能となる。
【０１０５】
また、従来の立体画像表示装置においては、常に左右の目の映像のいずれか一方しか表示されず、立体を認識する場合の時間差が生じてしまう場合があったが、本実施の形態の立体画像表示装置１では、常に左右の絵目の映像が表示されていることから、観視者の疲労感を軽減することができる。また、激しい動きをしている立体画像の場合におきる左右の映像のずれに伴う立体視の違和感を生じさせないという効果もある。
【０１０６】
次に、第１実施形態の立体画像表示装置１における立体画像の形成とフレーム周波数との関係について説明する。
立体画像表示装置１の液晶ディスプレイ５は、一つのフレーム画像上で右目用画像と左目用画像とを同時に形成する。すなわち、図１に示す液晶ディスプレイ５の液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにそれぞれ右目用画像と左目用画像とを形成する。
【０１０７】
そして、フレーム切り替えに毎に、その右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を交互に入れ替え、右目用画像と左目用画像がそれぞれ互い違いに配置されたフレーム画像を表示することができるように構成されている。しかしながら、フレーム画像の切り替え時に発生する、右目用画像と左目用画像との混在によるクロストークの影響を低減するため、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをするように制御し、上書き画像を少なくとも次の一フレーム期間、液晶ディスプレイ５に表示させることができる。
【０１０８】
その場合、制御装置１２は、バックライト２全体の点滅を同時に制御することができる。すなわち、一つのフレーム画像を表示する期間はバックライト２の上下いずれかの列を点灯させておき、そしてその前後にある、右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を入れ替えるフレームではバックライト２全体を消灯する、または適当に輝度を低下させるように制御する。こうすることで、右目用画像と左目用画像の残像と画像領域の入れ替えに基づく上述のクロストークを、観察者５０に感知されなくすることが可能となる。
【０１０９】
このように、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをする場合、最適なフレーム周波数の設定を行うことにより、表示画像のスムーズさが失われることは無い。また、バックライト２においては、フレーム毎に行われるバックライトの点滅が観察者５０に感知され、そのことに起因するフリッカーを観察者が感じる懸念もなくなる。
【０１１０】
したがって、液晶ディスプレイ５におけるフレーム周波数を、例えば、フレーム周波数は１２０Ｈｚ以上とすることが好ましい。そうすることにより、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをする場合でも、フレーム周波数６０Ｈｚに対応する立体画像の形成が可能となり、画像の切り替え可能な回数も多くなり、また、フリッカーが観察者５０によって感じられる懸念はない。さらに、上述のバックライト２の点滅に由来するフリッカーも観察者５０に感知されなくなる。したがって、本実施の形態の立体画像表示装置１により提供される表示画像も自然なものとなる。
【０１１１】
さらに、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、制御装置１２によって制御される液晶ディスプレイ５におけるフレーム周波数を２４０Ｈｚとすることも可能である。その場合、制御装置１２によって、フレーム切り替えによって一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、引き続く３回のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをするように制御することができる。すなわち、画像領域の入れ替えの後に続く３フレーム期間、上書き画像を液晶ディスプレイ５に表示させ、立体画像の形成をすることが可能となる。
【０１１２】
そのような制御を行う場合、最初の１フレーム期間である１／２４０秒間だけ、バックライト２を消灯させ、その後の上書き画像表示を行う、３フレーム期間である３／２４０秒間は、バックライト２を点灯させることができる。その結果、上述の１２０Ｈｚでの駆動で可能とされた、フレーム毎に、液晶ディスプレイ５における右目用画像と左目用画像の表示領域の入れ替えとそのままの上書きとを繰り返すというパターンに比べて、バックライトが消灯している期間を減らすことができる。その結果、立体画像表示装置１における立体表示画像の輝度をより向上することが可能となる。
【０１１３】
以上のように、液晶ディスプレイ５におけるフレーム周波数を１２０Ｈｚや２４０Ｈｚなど向上させることにより、自然で高画質な立体表示画像表示を楽しむことが可能となる。
【０１１４】
＜実施の形態２＞
本発明の第２実施形態の立体画像表示装置６１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が１つ形成されるよう構成される。上述した同様の第１実施形態の立体画像表示装置１の別の例となる。
以下、図面を用いて、本発明の第２実施形態の立体画像表示装置６１を説明するが、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１と共通する構成要素については、共通する符号を用いて説明する。
【０１１５】
図５は、本発明の第２実施形態の立体画像表示装置６１の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【０１１６】
図５に示すように、立体画像表示装置６１は、バックライト６２と、集光レンズであるフレネルレンズ３と、光学手段である位相差板７４と、液晶ディスプレイ５とをこの順で備える。そして、バックライト６２と液晶ディスプレイ５の駆動をそれぞれ制御する制御装置１２を備える。これらは図示されない筐体に収容される。そして、図１に示すように、立体画像を観察する観察者８０は液晶ディスプレイ５の前面側から画面上の立体画像を観察する。
【０１１７】
そして、第２実施形態の立体画像表示装置６１は、特に、バックライト６２と位相差板７４の構造が上述の第１実施形態の立体画像表示装置１と異なっている。フレネルレンズ３、液晶ディスプレイ５および制御装置１２など、その他の主要な構成要素については、上述の立体画像表示装置１と同様の構造を有し、同様に機能する。したがって、主要部の構成について、重複する説明は省略する。
【０１１８】
立体画像表示装置６１のバックライト６２は、上述の立体画像表示装置１と同様の配列で、４つの偏光光源６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂを有する。これらは、いずれも左右いずれかの円偏光を放射する偏光光源である。これら偏光光源は、例えばＬＥＤなど、白色の無偏光を放射する点光源の上に、直線偏光板と１／４波長板とを重ねて設けることにより構成することができる。
【０１１９】
具体的には、立体画像表示装置６１の有する４つの点光源それぞれの上に、例えば、透過軸が水平方向と平行な直線偏光板を配設する。そして、その直線偏光板の上に、遅相軸が水平方向に対して右上４５度にある１／４波長板または遅相軸が水平方向に対して左上４５度にある１／４波長板を積層して、４つの偏光光源６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂを構成することができる。４つの偏光光源は、例えば、図５で矢印を用いて示すように、偏光光源６３ａが右円偏光を放射し、偏光光源６３ｂが左円偏光を放射し、偏光光源６４ａが左円偏光を放射し、偏光光源６４ｂが右円偏光を放射するように構成することができる。
【０１２０】
立体画像表示装置６１の光学手段である位相差板７４は、図５に示すように、フレネルレンズ３と液晶ディスプレイ５との間に配置される。位相差板７４は、第一偏光領域７１および第二偏光領域７２を有する。位相差板７４における第一偏光領域７１および第二偏光領域７２の位置および大きさは、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応している。
【０１２１】
立体画像表示装置６１では、上述した立体画像表示装置１と同様、液晶パネル６において、画像表示にかかる全水平ラインのうち、複数本の水平ラインが束ねられて便宜上一つの組を構成することができる。組にする水平ラインの数は、例えば、上から垂直方向に順次３本ずつとすることができる。そして、その束ねられた水平ラインの組のそれぞれに対応するよう、同一面積の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられる。その場合、位相差板７４における第一偏光領域７１および第二偏光領域７２の位置および大きさは、図５に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応するようにされる。例えば、液晶パネル６の束ねられた水平ラインが３本である場合、第一偏光領域７１および第二偏光領域７２は、その３本の水平ラインの組に対応する位置と大きさとすることができる。
【０１２２】
したがって、立体画像表示装置６１の使用状態のある一つのフレーム画像表示時において、位相板７４の第一偏光領域７１を透過した光が、偏光板７を通過して、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。位相差板７４の第二偏光領域７２を透過した光が、偏光板７を通過して、第二画像形成領域２２に入射する。
【０１２３】
位相差板７４の構造については、第一偏光領域７１と第二偏光領域７２とが、それぞれ光学軸が直交する１／４波長板から構成される。例えば、第一偏光領域３１を、遅相軸が水平方向から右上４５度方向である１／４波長板が用いて構成することができる。併せて、第二偏光領域３２を、光学軸が水平方向から左上４５度方向である１／４波長板を用いて構成することができる。
【０１２４】
位相差板７４をこのような構造にすることで、位相差板７４は、入射する光の偏光特性を、第一偏光領域および第二偏光領域の偏光領域毎に制御することができる。すなわち、バックライト６２から放射され、位相差板７４には左円偏光および右円偏光が入射する。そして、入射する位相差板７４の偏光領域に従い、水平方向と平行な直線偏光を出射させるか、またはそれと直交する、水平方向と垂直な直線偏光を出射させるようすることができる。
【０１２５】
以上、本実施の形態の立体画像表示装置６１のバックライト６２と位相差板７４について主に説明した。他の構成要素については、上述のように、第１実施形態の立体画像表示装置１と同様の構造を有する。次に、図５を用いて、本実施の形態の立体画像表示装置６１によって立体画像を形成する方法および観察者８０がその立体画像を観察する方法について説明する。
【０１２６】
観察者８０が立体画像表示装置６１の立体画像を観察する場合、一つのフレーム画像表示時において、液晶ディスプレイ５には、右目用画像および左目用画像が同時に形成される。すなわち、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、偏光板７、８および液晶パネル６の作用によって、例えば、右目用画像および左目用画像がそれぞれ形成される。
【０１２７】
液晶ディスプレイ５での右目用画像および左目用画像の形成に対応し、制御装置１２に制御され、バックライト６２からは、光源の第１列を構成する２つの偏光光源６３ａ、６３ｂから円偏光が射出される。偏光光源６３ａ、６３ｂから射出される円偏光は、中央を境にして、それぞれ図５に示される偏光特性を有する。すなわち、図５で矢印を用いて模式的に示すように、偏光光源６３ａからは右円偏光が射出され、偏光光源６３ｂからは左円偏光が射出される。
【０１２８】
そして、図５に示すように、バックライト６２の偏光光源６３ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者８０の右目８１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板７４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の右目８１ａに入射する。一方、偏光光源６３ｂから射出した光は、フレネルレンズ３の作用によって観察者の左目８１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板７４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の左目８１ｂに入射する。
【０１２９】
このとき、偏光光源６３ａから射出した右円偏光は、フレネルレンズ３と位相差板７４を通過し、水平方向と垂直な直線偏光となって液晶ディスプレイ５を照射する。液晶ディスプレイ５の偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板７４を出射した光のうち、第一偏光領域７１から出射した光は、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。一方、位相差板７４の第二偏光領域７２を出射した光は、位相差板７４を通過して、水平方向と平行な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
【０１３０】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板７４の第一偏光領域７１を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は右目用画像光となって、観察者の右目８１ａに到達する。このとき、偏光光源６３ａから出射し、位相差板７４の第二偏光領域３２を通過した光は、上述したように、観察者８０の右目８１ａに到達することは無い。
【０１３１】
また、偏光光源６３ｂから射出した左円偏光は、フレネルレンズ３と位相差板７４を通過して、水平方向と平行な直線偏光となって、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板７４を出射した光のうち、第一偏光領域７１から出射した光は、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
一方、位相差板７４の第二偏光領域７２を出射した光は、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射する。
【０１３２】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は左目用画像光となって、観察者の左目８１ｂに到達する。このとき、偏光光源６３ｂから出射し、位相差板７４の第一偏光領域７１を通過した光は、上述したように、観察者８０の左目８１ｂに到達することは無い。
【０１３３】
こうして、観察者８０は、立体画像表示装置６１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者８０は、これら右目用画像光および左目用画像光を受けて立体画像として認識することができる。
【０１３４】
次に、観察者８０が、立体画像表示装置６１により立体画像を観察するに際し、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合について説明する。その場合、液晶ディスプレイ５における第一画像形成領域２１に左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２に右目用画像が形成されるようになる。
【０１３５】
そのような画像領域の切り替えが行われた場合、上述した立体画像表示装置１と同様に、制御装置１２により、使用する偏光光源の切り替えが行われる。すなわち、バックライト６２の光源の第２列を構成する２つの偏光光源６４ａ、６４ｂが使用されるようになる。そして、偏光光源６４ａからは左円偏光が放射され、偏光光源６４ｂからは右円偏光が放射される。
【０１３６】
こうして、バックライト６２において、中央を境にして、左右の光源から放射される円偏光の偏光特性が、画像領域の切り替えと同期して、切替前と逆の特性を有するようになる。このようなバックライト６２の特性と、フルネルレンズ３と上記構成の位相差板７４の作用により、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２２で形成された右目用画像光は観察者８０の右目８１ａにのみ届く。併せて、第一画像形成領域２１で形成された左目用画像光は、観察者８０の左目８１ｂにのみ届くようになる。したがって、観察者８０は、これら右目用画像光および左目用画像光を受けて、立体画像として認識することができる。
【０１３７】
＜実施の形態３＞
本発明の第３実施形態の立体画像表示装置１０１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が複数となるよう構成されている。
以下、図面を用いて、本発明の第３実施形態の立体画像表示装置１０１を説明するが、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１と共通する構成要素については、共通する符号を用い、重複する説明を省略する。
【０１３８】
図６は、本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【０１３９】
本発明の第３実施形態の立体画像表示装置１０１は、複数の観察者などに対応できるよう、複数の視点（観察位置）が提供されるよう構成されている。図６に例示される立体画像表示装置１０１では、４人の観察者１５０ａ〜１５０ｄに対応可能な４視点（観察位置）に対応するよう構成されている。そして、観察者が一人で立体画像表示装置１０１の立体画像を観察する場合においては、左右に複数の視点があることから、左右の複数の位置から立体画像表示装置１０１の立体画像の観察をすることができる。したがって、左右に広い視野角の立体画像を観察することが可能となる。
【０１４０】
図６に示すように、立体画像表示装置１０１では、バックライト１０２は、観察者１５０ａ〜１５０ｄから見て立体画像表示装置１の最も奥側に配置される。バックライト１０２は、それぞれ水平方向に伸びる、上下２つの光源の列（第１列と第２列）から構成されている。上下二つの光源の列は、それぞれ、偏光光源８つずつ（１１３ａ〜１１３ｈ、および１１４ａ〜１１４ｈ）から構成されている。
【０１４１】
バックライト１０２を構成する上下二列の光源の列のうち、上側の第１列では、中央を境にして２つの偏光光源、例えば、偏光光源１１３ａと偏光光源１１３ｂが左右に配置されて１つの組を構成している。他の偏光光源（１１３ｃ〜１１３ｈ）についても、それぞれ、偏光光源１１３ｃと偏光光源１１３ｄが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｅと偏光光源１１３ｆが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｇと偏光光源１１３ｈが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成している。これら４組の偏光光源の組を水平方向に並べて光源の第１列を構成する。２つずつの偏光光源からなる４つの偏光光源の組は、それぞれ上記４つの視点に対応する。すなわち、４つの視点それぞれの観察者１５０ａ〜１５０ｄの左右の目に入射させる画像を形成するため、４つの偏光光源の組は光源として使用される。
【０１４２】
同様に、下側の第２列においても、中央を境にして２つの偏光光源、例えば、偏光光源１１４ａと偏光光源１１４ｂが左右に配置されて１つの組を構成している。他の偏光光源（１１４ｃ〜１１４ｈ）についても、それぞれ、偏光光源１１４ｃと偏光光源１１４ｄが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１４ｅと偏光光源１１４ｆが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１４ｇと偏光光源１１４ｈが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成している。これら、光源の第１列を構成する、２つずつの偏光光源からなる４つの組は、それぞれ上記４つの視点に対応する。すなわち、４つの視点のそれぞれの観察者１５０ａ〜１５０ｄの左右の目に入射させる画像を形成するため、４つの偏光光源の組は光源として使用される。
【０１４３】
１６個の偏光光源１１３ａ〜１１３ｈ、１１４ａ〜１１４ｈは、制御装置１２により、それぞれ独立に、点灯状態の制御が可能となるようにされており、上下二つの光源の列ごとに点灯状態の制御を行うことができる。
【０１４４】
偏光光源１１３ａ〜１１３ｈおよび偏光光源１１４ａ〜１１４ｈは、ぞれぞれ、上述した偏光光源１１３ａ等と同様に、白色の無偏光を放射する光源の前面に偏光板を配置して構成される。
【０１４５】
偏光光源１１３ａ〜１１３ｈ、および偏光光源１１４ａ〜１１４ｈは、例えば、白色の無偏光を放射する点光源を用いて構成することができる。具体的には、ＬＥＤなどを用いて構成することができる。
【０１４６】
光源の第１列を構成し、中央を境にして左右に配置される偏光光源の組のそれぞれにおいて、具備する偏光板は、互いに偏光方向が直交する。例えば、偏光光源の１つの組を構成する偏光光源１１３ａの偏光板は、透過軸は水平方向と垂直な方向に設定され、偏光光源１１３ｂの偏光板は、透過軸は水平方向に設定される。偏光光源の他の組においても、偏光板の設定状態は同様である。
【０１４７】
また、光源の第１列と第２列との関係については、上述した第１実施形態である立体画像表示装置１のバックライト２と同様、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光板は、互いに偏光方向が直交するように設定される。したがって、偏光光源の第２列においては、偏光光源１１４ａの有する偏光板の透過軸は水平方向に設定され、それと組をなす偏光光源１１４ｂの有する偏光板の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定される。偏光光源の第２列を構成する他の偏光光源の組においても、偏光板の設定状態は同様である。
【０１４８】
その結果、光源の第１列を点灯させた場合と、第２列を点灯させた場合とを比較すると、上下に隣接する偏光光源間で、出射される光の偏光特性は異なることになる。例えば、第１列を点灯した場合、ある偏光光源から水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射された場合、下方側に隣接して、対応する第２列の偏光光源からは、水平方向と平行な方向の直線偏光が出射される。その逆に、第１列を点灯した場合、ある偏光光源から水平方向と平行な方向の直線偏光が出射された場合、下方側に隣接して、対応する第２列の偏光光源からは、水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射される。
【０１４９】
その結果、上下２列の光源の列の間で、例えば、２つの偏光光源１１３ａと偏光光源１１４ａとから射出される直線偏光の偏光方向は、図６において矢印で示される偏光特性を有するようになり、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。偏光光源１１３ｂと偏光光源１１４ｂとからも、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。他の偏光光源（１１３ｃ〜１１３ｈ、および１１４ｃ〜１１４ｈ）についても同様である。
【０１５０】
尚、立体画像表示装置１０１において、適当な面積を備えた面光源などを用い、上述した光源の第１列を構成する８つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源から構成することも可能である。すなわち、１つの光源の前面に、適宜、複数の偏光板を配置することにより光源の第１列を構成することも可能である。この時、光源の第１列において、隣接する２枚の偏光板の偏光方向は、互いに直交するように設定される。
【０１５１】
同様に光源の第２列を構成する８つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源と８枚の偏光板とから構成することも可能である。
【０１５２】
本発明の第３実施形態である立体画像表示装置１０１において、観察者１５０ａ〜１５０ｄが、立体画像を観察する場合、制御装置１２に制御され、ある一つのフレーム画像表示時において、液晶ディスプレイ５には、右目用画像および左目用画像が同時に成される。すなわち、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、偏光板７、８および液晶パネル６の作用によって、例えば、右目用画像および左目用画像がそれぞれ形成される。
【０１５３】
液晶ディスプレイ５での右目用画像および左目用画像の形成に対応し、制御装置１２に制御されて、バックライト１０２の、光源の第１列を構成する８つの偏光光源１１３ａ〜１１３ｈからは、図６に示す偏光方向を有する直線偏光が射出される。そして、図６に示すように、互いに偏光方向が直交する直線偏光が、フレネルレンズ３や位相差板４に向かって射出される。
【０１５４】
図７は、本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する平面図である。
【０１５５】
図７に示すように、バックライト１０２の偏光光源１１３ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｄの右目１４１ｇの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｄの右目１４１ｇにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｂから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｄの左目１４１ｈの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｄの左目１４１ｈにのみ入射する。
【０１５６】
同様に、バックライト１０２の偏光光源１１３ｃから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｃの右目１４１ｅの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｃの右目１４１ｅにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｄから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｃの左目１４１ｆの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｃの左目１４１ｆにのみ入射する。
【０１５７】
同様に、バックライト１０２の偏光光源１１３ｅから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｂの右目１４１ｃの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｂの右目１４１ｃにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｆから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｂの左目１４１ｄの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｂの左目１４１ｄにのみ入射する。
【０１５８】
同様に、バックライト１０２の偏光光源１１３ｇから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ａの右目１４１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ａの右目１４１ａにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｈから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ａの左目１４１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ａの左目１４１ｂにのみ入射する。
【０１５９】
こうして、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、立体画像表示装置１０１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１６０】
また、観察者１５０ａ〜１５０ｄが、立体画像表示装置１０１により立体画像を観察するに際し、上述の第１実施形態の立体画像表示装置１と同様、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合、同様に、バックライト１０２を構成する偏光光源の切り替え場行われ、偏光光源の第２列が使用されるようになる。そして、上述した偏光光源の第１列を使用する場合と同様、第１実施形態である立体画像表示装置１において説明した位相差板４等の作用により、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができる。したがって、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１６１】
したがって、従来の立体画像表示装置においては、右目用および左目用画像を形成する画像領域が固定されていたため、垂直解像度が半減するなど、解像度が低下する問題があったが、本実施の形態の立体画像表示装置１０１は解像度を全く減じることなく、液晶ディスプレイ５の性能をフルに発揮させたフル解像度での表示が可能となる。さらに、本実施の形態の立体画像表示装置１０１は、図５および図６に例示された４つの視点など、複数の視点を提供することができる。したがって、第２実施形態の立体画像表示装置１０１は、左右方向の視覚を拡大し、多様な方向から立体画像を観察できるという効果を有する。
【０１６２】
尚、第３実施形態の立体画像表示装置１０１において、バックライト１０２の光源の第１列（１１３ａ〜１１３ｈ）または第２列（１１４ａ〜１１４ｈ）を点灯させる場合、全ての偏光光源を点灯させる必要はない。
例えば、立体画像表示装置１０１に観察者の位置を感知するセンサーを設けておく。そして、観察者が一人である場合、その観察位置（視点）をセンサーによって確認するとともに、視点に対応する偏光光源のみが点灯するよう制御し、一人の観察者の視点に対してのみ最適な立体画像を提供することも可能である。
【０１６３】
また、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例として、例えば、９０度の旋光性を有するＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶素子を用いることにより、バックライトを１列の光源から構成し、立体画像表示装置を提供することも可能である。
【０１６４】
図８は、液晶素子を有するバックライトの構成を模式的に説明する分解斜視図である。
【０１６５】
図８に示すように、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例で用いられるバックライト１７２は、水平方向に伸びる、１列の光源１７３ａ〜１７３ｈの列から構成されている。光源の列は、例えば、白色の無偏光を放射する、８個の光源１７３ａ〜１７３ｈにより構成される。そして、８個の光源１７３ａ〜１７３ｈの上にはそれぞれ偏光板１７４が配置される。例えば、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する偏光板１７４が配置されて、８個の光源１７３ａ〜１７３ｈは、水平方向と垂直な方向に直線偏光を放射する偏光光源となる。
【０１６６】
８個の光源１７３ａ〜１７３ｈ上の偏光板１７４の上には、さらに液晶素子１７５が配置される。液晶素子は、表面にＩＴＯなどの透明電極が形成された一対の透明基板によって、９０度ツイストのネマティック液晶を挟持して構成された液晶素子である。この液晶素子は、電圧の印加により基板間の液晶の配向変化が可能である。そして、液晶素子１７５は、電圧無印加時には９０度の旋光性を有し、電圧が印加されるとその旋光性は消失する。
【０１６７】
したがって、光源１７３ａ〜１７３ｈと偏光板１７４と液晶素子１７５とからなるバックライト１７２では、液晶素子１７５への電圧印加の有無により、各光源から放射される光の偏光特性を個別に選択することができる。
【０１６８】
図９は、バックライトから放射される光の偏光特性を模式的に示す図である。図９（ａ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の一例を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の別の例を模式的に示す図である。
【０１６９】
その結果、図９（ａ）に示すように、バックライト１７２において、光源１７３ａ、１７３ｃ、１７３ｅ、１７３ｇと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光を放射することができ、光源１７３ｂ、１７３ｄ、１７３ｆ、１７３ｈと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と水平な偏光方向の直線偏光を放射することができる。
【０１７０】
また、液晶素子を駆動させ、放射される光の偏光状態を切り替えて、図９（ｂ）に示すように、光源１７３ａ、１７３ｃ、１７３ｅ、１７３ｇと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と水平な偏光方向の直線偏光を放射することができ、光源１７３ｂ、１７３ｄ、１７３ｆ、１７３ｈと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光を放射することができる。
【０１７１】
バックライト１７２は、上記の構成を備えることにより、光源の列において各偏光光源から放射される光の偏向特性を制御することができ、上述の第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２と同様の機能を水平方向一列の光源の列によって果たすことができる。
したがって、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例では、バックライト１０２の代わりにバックライト１７２を用い、第３実施形態の立体画像表示装置１０１と同様に立体画像を形成することができる。
【０１７２】
尚、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例において、バックライト１７２の光源の列を点灯させる場合、全ての光源１７３ａ〜１７３ｈを点灯させる必要はない。
例えば、立体画像表示装置に観察者の位置を感知するセンサーを設けておく。そして、観察者が一人である場合、その観察位置（視点）をセンサーによって確認するとともに、視点に対応する光源のみが点灯するよう制御し、液晶素子の制御も行い、一人の観察者の視点に対してのみ最適な立体画像を提供することも可能である。
【０１７３】
また、図６に示す第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２では、上側の第１列において、中央を境にして２つの偏光光源１１３ａと偏光光源１１３ｂが左右に配置されて１つの組を構成している。他の偏光光源（１１３ｃ〜１１３ｈ）についても、それぞれ、偏光光源１１３ｃと偏光光源１１３ｄが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｅと偏光光源１１３ｆが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｇと偏光光源１１３ｈが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成している。
【０１７４】
それに対し、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例においては、対応するように、光源の組を形成する必要はない。例えば、光源１７３ｂと光源１７３ｃのみを点灯させ、中央を境にして左右に配置された光源の組を構成することも可能である。その場合、具備する液晶素子を制御して、光源１７３ｂ、１７３ｃから出射される光を所望の特性の直線偏光に変換し、立体画像の形成に用いることができる。
【０１７５】
その結果、立体画像表示装置に観察者の位置を感知するセンサーを設けておき、観察者が左右方向に移動した際に、その観察位置を確認し、その位置に対応して、光源の列の中から最適な左右画像を観察者に提供可能な二つの隣接する光源を選択することができる。そして、選択された光源の組から放射される直線偏光の特性を制御して、観察者に対し、左右の逆の画像を提供すること無く、最適な左目用画像と右目用画像を提供し、立体画像を観察できるようにすることが可能となる。
【０１７６】
また、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のさらに別の構成例として、バックライト１０２について、偏光光源１１３ａ〜１１３ｈおよび偏光光源１１４ａ〜１１４ｈを、それぞれ、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１の偏光光源６３ａ等と同様に、円偏光を放射する偏光光源とすることも可能である。その場合、光源の列の、中央を境にして左右に配置される偏光光源の組のそれぞれにおいて、放射する円偏光の偏光方向が、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１７７】
また、光源の第１列と第２列との関係についても、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１のバックライト６２と同様、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光特性は、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１７８】
そして、位相差板には、上述した図５の第２実施形態の立体画像表示装置６１の位相差板７４と同様、第一偏光領域と第二偏光領域とが、それぞれ光学軸が直交する１／４波長板から構成された位相差板を用いる。こうして、図５に示す立体画像表示装置６１と同様、他の構成要素と組み合わせ、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のさらに別の例を構成することが可能である。
【０１７９】
＜実施の形態４＞
本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が、左右方向に複数配置されるよう構成されるとともに、上下方向の視野角を拡大するよう構成されている。
第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、上下方向の視角を拡大するよう、バックライト２０２の構成が異なること以外、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１と同様の構造を有する。
【０１８０】
したがって、図面を用いてバックライト２０２の構造について説明し、その後、立体画像表示装置２０１の効果について説明する。そして、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１および第３実施形態の立体画像表示装置１０１と共通する構成要素については、共通する符号を用いるようにし、重複する説明を省略する。
【０１８１】
図１０は、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の有するバックライトを模式的に説明する平面図である。
【０１８２】
第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、例えば、図１０に示されるバックライト２０２を有する。したがって、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１と同様、左右方向の４つ視点（観察位置）に対応するよう構成されている。また、１人の観察者２５０が、第４実施形態の立体画像表示装置２０１により立体画像を観察する場合においては、左右に複数の視点があることから、左右の複数の位置から立体画像の観察をすることができ、左右方向に広い視野角が改善された立体画像を観察することが可能となる。
【０１８３】
また、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、液晶ディスプレイ５の液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２は、垂直方向に連続して並べられた複数の水平ライン２３からそれぞれ構成されている。位相差板４においても、複数の水平ライン２３からなる第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２に対応するよう、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が設けられている。したがって、画面の上下方向に広い視角を有する。
【０１８４】
したがって、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、そうした液晶ディスプレイ５での広い視角を利用して、バックライト２０２は、偏光光源の列が上下２列より多い数の光源の列を有することが可能である。例えば、図１０に示すように上下方向に８列の光源の列を有することが可能である。このように、バックライト２０２において、多数の偏光光源の列を備えることにより、後述するように、立体画像表示装置２０１においては、上下方向の視野角を拡大することができる。
尚、上下方向に配置される光源の列は上記例の８列に限られず、４列や６列やそれより多い数とすることも可能である。
【０１８５】
本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、図６に示す第３の実施形態の立体画像表示装置１０１と同様、バックライト２０２は、観察者から見て立体画像表示装置２０１の最も奥側に配置される。
そして、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、図１０に示すように、バックライト２０２が、それぞれ水平方向に伸びる８つの光源の列から構成されている。具体的には、第１列である光源の列２１１、第２列である列２１２、第３列である列２１３、第４列である列２１４、第５列である列２１５、第６列である列２１６、第７列である列２１７および第８列である列２１８の８つ列から構成されている。これら光源の列２１１〜２１８の構成は、上述した第３の実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第１列や第２列と同様である。すなわち、バックライト２０２の光源の列２１１〜２１８は、それぞれ８つの偏光光源から構成されている。
【０１８６】
そして、バックライト２０２の光源の列である第１列２１１、第３列２１３、第５列２１５および第７列２１７は、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第１列と同様の構造を有する。また、バックライト２０２の光源の列である第２列２１２、第４列２１４、第６列２１６および第８列２１８は、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第２列と同様の構造を有する。
【０１８７】
そして、光源の第１列である列２１１〜第８列である列２１８を構成する６４個の偏光光源は、それぞれ独立に、点灯状態の制御が可能となるようにされている。したがって、バックライト２０２においては、光源の列２１１〜２１８ごとに点灯状態の制御を行うことができる。
【０１８８】
以上の構成を有する本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１のバックライト２０２では、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２が上下方向に４つ並べられて配置されているのと同様の構成となる。すなわち、バックライト２０２の光源の第１列である列２１１と第２列である列２１２の組が、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２と同様に機能する。同様に、バックライト２０２の光源の第３列である列２１３と第４列である列２１４の組、第５列である列２１５と第６列である列２１６の組、および第７列である列２１７と第８列である列２１８の組が、それぞれ、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２と同様に機能する。
【０１８９】
その場合、バックライト２０２の光源の第１列である列２１１、第３列である列２１３、第５列である列２１５および第７列である列２１７が、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第１列に対応し、同様の機能を果たす。そして、バックライト２０２の光源の第２列である列２１２、第４列である列２１４、第６列である列２１６および第８列である列２１８が、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第２列に対応し、同様の機能を果たす。
【０１９０】
図１１は、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する側面図である。
図１１に示すように、立体画像表示装置２０１において、立体画像を観察するのに最適な観察者２５０の視点の位置は、上下方向については、バックライト２０２の最上部にある光源の第１列である列２１１と第２列である列２１２の組に最適な位置から、最下部にある光源の第７列である列２１７と第８列である列２１８の組に最適な位置まで広がることになる。
【０１９１】
すなわち、図１１に示す立体画像表示装置２０１の上下方向に視点については、バックライト２０２の最上部にある光源の第１列２１１と第２列２１２の組に最適な位置と、光源の第３列２１３と第４列２１４の組に最適な位置と、光源の第５列２１５と第６列２１６の組に最適な位置と、光源の第７列２１７と第８列２１８の組に最適な位置とからなる、４つの視点を有する。尚、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２においては、光源の列の組は、第１列と第２列からなる一組である。したがって、立体画像表示装置２０１の上下方向に視角については、第３実施形態の立体画像表示装置１０１に比べて広がることになる。
【０１９２】
以上より、第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、左右方向の視覚拡大に加え、上下方向の視角拡大も可能であり、多様な方向から立体画像を観察できるという効果を有する。
【０１９３】
尚、第４実施形態の立体画像表示装置２０１において、バックライト２０２の光源の第１列である列２１１、第３列である列２１３、第５列である列２１５および第７列である列２１７を点灯させる場合、全ての列を同時に点灯させる必要はない。同様に、光源の第２列である列２１２、第４列である列２１４、第６列である列２１６および第８列である列２１８を点灯させる場合、全ての光源の列を点灯させる必要はない。
例えば、立体画像表示装置２０１に観察者の位置を感知するセンサーを設けておく。そして、観察者が一人である場合、その観察位置（視点）をセンサーによって確認するとともに、視点に対応する偏光光源のみが点灯するよう制御し、一人の観察者の視点に対してのみ最適な立体画像を提供することも可能である。
【０１９４】
また、第４実施形態の立体画像表示装置２０１の別の構成例として、バックライト２０２の各偏光光源を、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１の偏光光源６３ａ等と同様に、円偏光を放射する偏光光源とすることも可能である。その場合、８列の光源のそれぞれにおいて、中央を境にして左右に配置される偏光光源の各組を、放射する円偏光の偏光方向が、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１９５】
光源の上下に隣接する列同士の関係についても、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１のバックライト６２と同様とし、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光特性は、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１９６】
そして、位相差板には、上述した図５の第２実施形態の立体画像表示装置６１の位相差板７４と同様、第一偏光領域と第二偏光領域とが、それぞれ光学軸が直交する１／４波長板から構成された位相差板を用いる。こうして、図５に示す立体画像表示装置６１と同様、他の構成要素と組み合わせ、第４実施形態の立体画像表示装置２０１のさらに別の例を構成することが可能である。
【０１９７】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１９８】
１、６１、１０１，２０１ 立体画像表示装置
２、６２、１０２、１７２、２０２ バックライト
３ フレネルレンズ
４、７４ 位相差板
５ 液晶ディスプレイ
６ 液晶パネル
７、８、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ、１７４ 偏光板
１２ 制御装置
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂ、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆ、１１３ｇ、１１３ｈ、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅ、１１４ｆ、１１４ｇ、１１４ｈ 偏光光源
１５ａ、１５ｂ、１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、１７３ｄ、１７３ｅ、１７３ｆ、１７３ｇ、１７３ｈ 光源
２１ 第一画像形成領域
２２ 第二画像形成領域
２３ 水平ライン
３１、７１ 第一偏光領域
３２、７２ 第二偏光領域
４１ａ、８１ａ、１４１ａ、１４１ｃ、１４１ｅ、１４１ｇ 右目
４１ｂ、８１ｂ、１４１ｂ、１４１ｄ、１４１ｆ、１４１ｈ 左目
５０、８０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、２５０ 観察者
１７５ 液晶素子
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８ 光源の列
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面表示パネルを使用した薄型テレビの開発が盛んに行われ、例えば、液晶パネルを使用した液晶テレビの開発が行われている。そして、薄型テレビを高機能化する一つの取り組みとして、立体画像を表示する立体画像表示装置の開発が進められている。
【０００３】
液晶パネルからなる液晶ディスプレイを用い、立体画像表示装置を構成する技術については、多数の方式が提案されている。それらは、特許文献１に開示されるような、立体映像を観察する際に観察者が専用のメガネを必要とする方式と、特許文献２に開示されるような、メガネを必要としない方式に分類することができる。
【０００４】
専用のメガネを使用する立体画像の表示方式としては、シャッターメガネ方式が知られている。この方式は、解像度の低下が無く、画像表示装置における表示の視野角も広くなるという利点を有する。しかしながら、この方式は、専用のメガネを使用する煩雑さに加え、表示画像がちらつくフリッカーの発生、表示画面における輝度の低下、および左右の眼に映る画像の時間差により観察者は自然な画像を得られないという問題点などを有している。
【０００５】
また、特許文献１には、新規な光学手段として、入射した光の偏光軸を互いに直交させるよう二つの異なる偏光領域を有する位相差板を用いる立体画像表示装置が開示されている。この立体画像表示装置は、右目用の画像と左目用の画像をそれぞれ異なる領域に表示させる液晶ディスプレイと、その左右画像表示領域に対応するよう配置された上記の位相差板とを備え、観察者に視差画像を投影させて立体画像が得られるように構成されている。
【０００６】
この特許文献１に記載の立体画像表示装置においては、表示画面の右目用映像信号に従う表示の位置と左目用映像信号に従う表示の位置が常に固定されている。したがって、左右映像とも垂直解像度が半減してしまうという課題を有している。また、立体表示装置の鉛直方向に対し、ある視野角の位置から観察すると、液晶ディスプレイ上の右目用画像の一部が左目用の１／２波長板を通過して観察者の左目に届いてしまう。すなわち、観察する位置によりクロストークを生じるという新たな課題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２８４８７３号公報
【特許文献２】特開平１０−６３１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年盛んに開発が進められているのが、立体映像を観察する際に観察者が専用のメガネを必要としない方式である。
専用のメガネを必要としない方式としては、例えば、パララックスバリア方式、レンチキュラレンズ方式、スイッチバックライト式などが知られている。しかし、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式においては、水平解像度が低下するなど、画像表示の解像度が低下してしまうという問題点を有する。スイッチバックライト式においては、画像のちらつきであるフリッカーが発生するという不具合を有している。
【０００９】
また、別の構成の光学手段を利用し、立体画像を得る立体画像表示装置が提案されている。例えば、特許文献２には、光学手段である偏光フィルタやフレネルレンズを用い、専用のメガネを必要としない立体画像表示装置が開示されている。
【００１０】
この特許文献２に記載の立体画像表示装置においては、液晶ディスプレイを挟んで観察者の反対側に配置された光源の前面左右に、偏光方向が直交する右目用偏光フィルタ部と左目用偏光フィルタ部とが配置される。各フィルタ部を通過した互いに直交する偏光光はフレネルレンズにより略平行光とされ、背面側から液晶ディスプレイに向けて照射される。液晶ディスプレイでは、両面に偏光フィルタが配設されている。偏光フィルタのそれぞれにおいては、液晶ディスプレイの１水平ラインに対応するよう、水平ライン毎に、互いに直交する直線偏光フィルタライン部が交互に配置されている。このとき、光源側と観察者側の対向する直線偏光フィルタライン部についても互いに直交する偏光方向となるようにされている。そして、液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、２枚の偏光フィルタの透光ラインに合わせて１水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報を交互に表示するよう構成する。
【００１１】
すなわち、特許文献２に記載の立体画像表示装置は、表示画面の全水平ラインを奇数ラインと偶数ラインに分割し、それぞれのラインに左目用および右目用画像を表示してこれらをその新規な光学手段で観察者の左右の目に振り分けて立体画像を表示するものである。
【００１２】
この装置によれば、観察者は専用のメガネ無しで立体画像を観察することができる。そして、観察者の見る位置が多少左右にずれても立体画像が損なわれることは無い。さらに、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式において課題とされた水平解像度が半減してしまう現象は回避することができる。
【００１３】
しかしながら、特許文献２に記載の偏光フィルタ等を用いた立体画像表示装置においては、表示画面の右目用映像信号に従う表示の位置と左目用映像信号に従う表示の位置が常に固定されている。したがって、左右映像とも垂直解像度が半減してしまうという課題を有している。
【００１４】
したがって、専用のメガネを必要としない方式において、画面での高い輝度を維持しながらフリッカーやクロストークを低減し、さらに解像度の低下を防止するためには、従来の立体画像表示装置では不充分であり、新たな立体画像表示装置が求められている。
【００１５】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、専用のメガネを不要とし、フリッカーとクロストークが低減され、画面の解像度を低下させること無く左右画像の同時視ができる、高輝度の立体画像表示装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の態様は、画素を水平方向に配列してなる水平ラインを垂直方向に複数並べて構成された液晶パネルおよびその液晶パネルを挟持する一対の偏光板を有する液晶ディスプレイと、
偏光を放射する複数の偏光光源を、左右に隣接する偏光光源の間で放射光の偏光方向が互いに異なるよう、水平方向に配列してなる偏光光源の列を備えたバックライトとを有し、
液晶ディスプレイとバックライトとの間に集光レンズと光学手段とをこの順で配置し、
観察者に立体画像を提供する立体画像表示装置であって、
バックライトは、偏光光源の列を垂直方向に複数列配置するとともに、垂直方向に隣接する偏光光源の列の間では、垂直方向に隣接する偏光光源間で放射光の偏光方向が互いに異なるように構成されており、
集光レンズは、バックライトからの光を観察者に向けて集光する光にするよう構成されたものであり、
液晶ディスプレイは、液晶パネルの連設された複数の水平ラインからなる第一画像形成領域と第二画像形成領域とを交互に配置して有し、第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するよう構成され、
第一画像形成領域と第二画像形成領域は、
（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行うか、
または、
（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
光学手段は、第一画像形成領域と第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、第一偏光領域と第二偏光領域とは、いずれか一方が１／２波長板を形成するか、両方が遅相軸が互い４５度異なる１／２波長板を形成するか、または両方が遅相軸が互い９０度異なる１／４波長板を形成するによう構成されたものであることを特徴とする立体画像表示装置に関する。
【００１８】
本発明の態様において、バックライトは、偏光光源の列毎に点灯制御されるよう構成されたものであることが好ましい。
【００１９】
本発明の態様において、バックライトは、偏光光源毎に点灯制御されるよう構成されたものであることが好ましい。
【００２０】
本発明の態様において、バックライトの偏光光源の列は、４つ以上の偏光光源からなることが好ましい。
【００２１】
本発明の態様において、バックライトは、偏光光源の列を、上下方向に４列以上配置して構成されたものであることが好ましい。
【００２２】
本発明の態様において、バックライトは、右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて、全体の点灯状態が制御されるよう構成されたものであることが好ましい。
【００２３】
本発明の態様において、バックライトの偏光光源は、ＬＥＤと偏光板とを用いて構成されたものであることが好ましい。
【００２４】
本発明の態様において、光学手段の第一偏光領域と第二偏光領域との境界の少なくとも一部には、遮光部が設けられていることが好ましい。
【００２５】
本発明の態様において、第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ラインからなる画像形成領域であることが好ましい。
【００２６】
本発明の態様において、第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ラインからなる画像形成領域であることが好ましい。
【００２７】
本発明の態様において、第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた５本から１５本の水平ラインからなる画像形成領域であることが好ましい。
【００２８】
本発明の態様において、液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることが好ましい。
【００２９】
本発明の態様において、液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、専用のメガネを用いること無く、フリッカーとクロストークが低減され、画面の解像度を低下させること無く左右画像の同時視ができる広視野角の立体画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の立体画像表示装置のバックライトの有する偏光板の偏光特性を説明する平面図である。
【図４】本実施の形態の立体画像表示装置を構成する液晶パネルの模式的な平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する平面図である。
【図８】液晶素子を有するバックライトの構成を模式的に説明する分解斜視図である。
【図９】（ａ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の一例を模式的に示す図であり、（ｂ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の別の例を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の有するバックライトを模式的に説明する平面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
＜実施の形態１＞
本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が１つ形成されるよう構成されている。
【００３３】
図１は、本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
図２は、本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１の光学系を模式的に説明する平面図である。
【００３４】
図１および図２に示すように、立体画像表示装置１は、バックライト２と、集光レンズであるフレネルレンズ３と、光学手段である位相差板４と、液晶ディスプレイ５とをこの順で備える。そして、バックライト２と液晶ディスプレイ５の駆動をそれぞれ制御する制御装置１２を備える。これらは図示されない筐体に収容される。そして、図１および図２に示すように、立体画像を観察する観察者５０は液晶ディスプレイ５の前面側から画面上の立体画像を観察する。
以下、立体画像表示装置１の主要な構成について説明する。
【００３５】
バックライト２は、観察者５０から見て立体画像表示装置１の最も奥側に配置される。
本発明の第１実施形態の立体画像表示装置１において、バックライト２は、それぞれ水平方向に伸びる、上下２つの光源の列（第１列と第２列）から構成されている。上下二つの光源の列は、それぞれ、偏光光源２つずつ（偏光光源１３ａと偏光光源１３ｂ、および偏光光源１４ａと偏光光源１４ｂ）から構成されている。
【００３６】
すなわち、バックライト２を構成する上下二列の光源の列のうち、上側の第１列では、中央を境にして、２つの偏光光源１３ａ、１３ｂが左右に配置されている。第１列の下側にある第２列では、中央を境にして、２つの偏光光源１４ａ、１４ｂが左右に配置されている。
４つの偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、制御装置１２により、それぞれ独立に、点灯状態の制御が可能となるようにされており、上下二つの光源の列ごとに点灯状態の制御を行うことができる。
【００３７】
偏光光源１３ａ、１３ｂは、ぞれぞれ、図２に示すように、白色の無偏光を放射する光源１５ａ、１５ｂの前面に偏光板１７ａ、１７ｂを配置して構成される。図２に示されない偏光光源１４ａ、１４ｂについても、同様に、それぞれ、白色の無偏光を放射する光源の前面に偏光板を配置して構成される。偏光板は、透過軸およびその透過軸に直交する吸収軸を有する。例えば、バックライト２の光源１５ａや光源１５ｂから出射した無偏光が偏光板に入射すると、その無偏光のうち透過軸方向と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の光を遮断する。ここで、偏光軸の方向とは、光における電界の振動方向のことである。
【００３８】
偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、例えば、白色の無偏光を放射する点光源を用いて構成することができる。具体的には、偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを、ＬＥＤなどを用いて構成することができる。
【００３９】
図３は、バックライト２の有する偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂの偏光特性を説明する平面図である。図３の中で、各偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ上の矢印は、偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂそれぞれの透過軸を表している。
【００４０】
光源の第１列を構成し、中央を境にして左右に配置される偏光光源１４ａと偏光光源１４ｂとにおいて、偏光板１７ａと偏光板１７ｂとは、互いに偏光方向が直交する。例えば、図１および図２に示すように、水平な地面に立つ観察者５０と向き合うように立体画像表示装置１の画面を設置することができる。その場合、図３に示すように、偏光板１７ａにおいて、透過軸は水平方向と垂直な方向に設定され、偏光板１７ｂにおいて、透過軸は水平方向に設定される。また、光源の第１列と第２列との関係については、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光板は、互いに偏光方向が直交するように設定される。したがって、図３に示すように、偏光光源１４ａの有する偏光板１８ａの透過軸は水平方向に設定され、偏光光源１４ｂの有する偏光板１８ｂの透過軸は、水平方向と垂直な方向となるよう設定される。
【００４１】
その結果、光源の第１列を点灯させた場合と、第２列を点灯させた場合とを比較すると、中央を境にして左右の光源から出射される光の偏光特性は異なることになる。すなわち、光源の第１列では、中央を境異にして左側からは水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射され、右側からは水平方向と平行な方向の直線偏光が出射される。一方、光源の第２列では、中央を境異にして左側からは水平方向と平行な方向の直線偏光が出射され、右側からは水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射される。光源の第１列と第２列とでは、中央を境にして出射される偏光の特性の関係が左右で逆の関係となる。
【００４２】
その結果、４つの偏光光源１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂから射出される直線偏光の偏光方向は、図１において矢印で示される偏光特性を有するようになる。すなわち、図１に示すように、偏光光源１３ａと偏光光源１３ｂとからは、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。偏光光源１４ａと偏光光源１４ｂとからも、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。そして、偏光光源１３ａと偏光光源１４ａとから射出される直線偏光は互いに偏光方向が直交する。偏光光源１３ｂと偏光光源１４ｂとの間でも同様である。
【００４３】
尚、立体画像表示装置１において、適当な面積を備えた面光源などを用い、上述した光源の第１列を構成する２つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源から構成することも可能である。すなわち、１つの光源の前面に、中央付近を境にして２枚の偏光板を配置することにより光源の第１列を構成することも可能である。この時、光源の第１列において、隣接する２枚の偏光板の偏光方向は、互いに直交するように設定される。
【００４４】
同様に光源の第２列を構成する２つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源と２枚の偏光板とから構成することも可能である。
但し、１つの無偏光白色光源と４枚の偏光板とを用い、４つの偏光光源を構成することは好ましくない。後述するように、少なくとも光源の列ごとにそれぞれ、点灯状態を制御可能とすることが必要となるからである。
【００４５】
次に、バックライト２と位相差板４との間には、液晶ディスプレイ５と所定の距離を置くようにして、集光レンズであるシート状のフレネルレンズ３が配置されている。フレネルレンズ３は、一側面に同心上の凹凸するレンズ面を有する。そして、背面側の中心の焦点から入射した光を、液晶ディスプレイ５の置かれた前面側に射出するとともに観察者の目に向けて光を集光させることができる。
【００４６】
図１に示すように、フレネルレンズ３の前面側には、後述する光学手段である位相差板４と、液晶ディスプレイ５とが順に配置される。
液晶ディスプレイ５は、一対の偏光板７および偏光板８によって挟持された液晶パネル６により構成される。
【００４７】
偏光板７は、液晶ディスプレイ５において、液晶パネル６のバックライト２側に配設される。偏光板７は、上述の偏光板１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂと同様、透過軸およびその透過軸に直交する吸収軸を有する。したがって、バックライト２から出射し、位相差板４を通過して、直線偏光が入射すると、透過軸方向と平行な偏光軸の直線偏光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の直線偏光を遮断する。偏光板７における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者５０が立体画像表示装置１を見たときの水平方向と垂直な方向である。
【００４８】
液晶パネル６は、ガラス基板等の基板により液晶を挟持して構成されたものである。液晶を挟持する側の基板の表面には、画素形成のために所望のパターニングがなされた電極が設けられている。電極はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）等の透明導電性の材料からなる。そして、液晶パネル６としては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードやＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、あるいはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードのカラー液晶パネルの使用が可能である。これらはいずれも電圧の印加により液晶の配向変化が引き起こされる。そして、液晶パネル６の両面に配設された偏光板７、８の作用と組み合わされて、透過する光量などの調節を可能としている。
そして、液晶パネル６は、立体画像表示装置１において画像形成を担う構成部材であり、一つの画面上で右目用画像と左目用画像とを同時に表示するものである。
【００４９】
図４は、本実施の形態の立体画像表示装置１を構成する液晶パネル６の模式的な平面図である。
液晶パネル６は、図４に示すように、画素（図示されない）を水平方向に配列してなる水平ライン２３を垂直方向に複数並べて構成される。以下、その構成や画像表示機能について説明する。
【００５０】
図１に示すように、液晶パネル６の画像表示部分においては、水平方向に区切られた第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。これら第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、図１に示すように、互いに、実質的に同一の面積を有する領域である。液晶パネル６の画像表示部分において、複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、垂直方向に互い違いに配置されている。
【００５１】
そして、図４に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２は、垂直方向に連続して並べられた複数の水平ライン２３からそれぞれ構成されている。なお、図４において示される液晶パネル６では、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２はそれぞれ、連続して並べられた３本の水平ライン２３から構成されている。
【００５２】
その結果、液晶パネル６の最上部にある１本目の水平ラインから３本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、４本目の水平ラインから６本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成し、さらに、７本目の水平ラインから９本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、１０本目の水平ラインから１２本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成する。すなわち、３本ずつの水平ライン２３を順次束ねて、液晶パネル６では、互い違いに複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２が形成されている。
【００５３】
このとき、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成する水平ライン２３の本数は３本に限られるわけではなく、複数本から構成することが可能である。例えば、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成する水平ライン２３の本数を１０本とすることなどが可能である。
【００５４】
その場合、液晶パネル６の最上部にある１本目の水平ラインから１０本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、１１本目の水平ラインから２０本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成し、さらに、２１本目の水平ラインから３０本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１を構成し、３１本目の水平ラインから４０本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２を構成する。すなわち、１０本ずつの水平ライン２３を順次束ねて、液晶パネル６では、互い違いに複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２が形成されていることになる。
【００５５】
そして、後述するように、クロストークを低減して液晶ディスプレイ５の視野角を広げる観点から、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成する水平ライン２３の本数は選択される。
【００５６】
立体画像表示装置１の液晶ディスプレイ５の液晶パネル６では、表示される一つのフレーム画像の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにそれぞれ右目用画像と左目用画像とを表示させる。そして、次の（１）または（２）に示す方法に従い、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２との間で右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う。
（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う。
（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行う（尚、入れ替えを行わずにそれぞれが右目用画像と左目用画像を維持し続ける場合は含まない。）。
【００５７】
尚、図１には示されないが、液晶パネル６の周縁には外枠が配されており、液晶パネル６における第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、この外枠に支持される。
【００５８】
偏光板８は、液晶ディスプレイ５における観察者側に配置される。この偏光板８には、上述の場合の第一画像形成領域２１を透過した画像光、および、第二画像形成領域２２を透過した画像光が入射する。そして、これら画像光のうち、偏光軸が透過軸と平行な光を透過し、偏光軸が吸収軸と平行（透過軸に垂直）な光を遮断する。ここで、偏光板８における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者が立体画像表示装置１を見たときの水平方向と平行な方向とすることができる。
【００５９】
光学手段である位相差板４は、図１に示すように、フレネルレンズ３と液晶ディスプレイ５との間に配置される。位相差板４は、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有する。位相差板４における第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位置および大きさは、図１に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応している。
【００６０】
そして、上述のように、図４に示す本実施の形態の立体画像表示装置１を構成する液晶パネル６においては、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインのうち、上から垂直方向に順次３本ずつの水平ライン２３が束ねられて便宜上一つの組を構成している。そして、その束ねられた水平ラインの組のそれぞれに対応するよう、同一面積の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。よって、この位相差板４における第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位置および大きさは、図１に示すように、液晶パネル６の束ねられた３本の水平ラインの組である第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応している。
【００６１】
したがって、立体画像表示装置１の使用状態において、ある一つのフレーム画像表示時では、位相板４の第一偏光領域３１を透過した光が、偏光板７を通過して、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。位相差板４の第二偏光領域３２を透過した光が、偏光板７を通過して、第二画像形成領域２２に入射する。
【００６２】
位相差板４の構成については、第一の偏光領域３１を、実質的に位相差の無いガラスや樹脂等の部材として構成し、第二の偏光領域３２を、入射する直線偏光の偏光方向と対応させて光学軸が水平方向から右上４５度方向である１／２波長板として構成することが可能である。また、位相差板４は、第一の偏光領域３１を、入射する直線偏光の偏光方向と対応させ、遅相軸が水平方向と水平または垂直である１／２波長板として構成し、併せて、第二の偏光領域３２を、光学軸が水平方向から右上４５度方向である１／２波長板をとして構成することが可能である。
【００６３】
位相差板４の構造を上述のようにすることで、直線偏光である入射光に対し、位相差板４からの出射光は、透過する位相差板の領域に従い、光軸が回転されないままの直線偏光となるか、または光軸の９０度回転された直線偏光となる。すなわち、位相差板４に入射し、位相差板４の第一偏光領域３１から出射する光は光軸が回転されないままの直線偏光となる。一方、第二偏光領域３２を出射する光は光軸が９０度回転された直線偏光となる。
【００６４】
尚、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインの各一本それぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けることも可能である。その場合、位相差板４においても、液晶パネル６の各水平ライン２３に対応する第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応して、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が形成される。
【００６５】
そして、表示される一つのフレーム画像の水平奇数ラインに対応する第一画像形成領域２１と、水平偶数ラインに対応する第二画像形成領域２２とにそれぞれ、例えば、右目用画像と左目用画像とを表示させ、フレーム切り替え毎に、その右目用画像と左目用画像の表示された水平ラインを交互に入れ替え、右目用画像と左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成することができる。
【００６６】
しかしながら、その場合、クロストークの問題が顕著となる。
すなわち、立体画像表示装置１の画面を構成する液晶ディスプレイ５の中央鉛直方向からある視野角をもって、観察者５０が立体画像表示装置１上の立体画像を観察する場合がある。本来、ある一つのフレーム画像表示時では、位相差板４の第一偏光領域３１を透過した光は、液晶パネル６の第一画像形成領域２１にのみ入射することが必要である。一方、第二偏光領域３２を透過した光は、第二画像形成領域２２にのみが入射することが必要である。それに対し、視野角を大きくとった場合、位相差板４の第一偏光領域３１を透過した光が液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射し、一方、第二偏光領域３２を透過した光が、第一画像形成領域２１に入射してしまうことがある。
【００６７】
こうしたタイプのクロストークは、位相差板４において位相差特性の異なる第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが互いに隣接するように設けられていることに起因する。
すなわち、クロストークは立体画像表示装置１の画面の上下方向である視野角以上でもって、観察者５０がその画面上の画像を観察する場合に起こりやすい。
【００６８】
このタイプのクロストークは、位相差板４の互いに隣接する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域で起こる。したがって、これを低減するためには、位相差板４において第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域を減らすことが有効である。
【００６９】
例えば、液晶パネル６がフルＨＤ（Ｆｕｌｌ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）仕様に対応し、その水平ラインは１０８０本であるとする。その場合、上記したように全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けるとすると、それらは互い違いに５４０個ずつ設けられることになる。その結果、位相差板４では、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応するように５４０個ずつの第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有することになる。そして、第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域は１０７９カ所形成されることになる。
【００７０】
そして、観察者５０がある視野角をもって立体画像表示装置１の画面を観察する場合、この境界領域のそれぞれでクロストークが発生する。そのクロストークの強度は上記したように全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けた場合に最も高いものとなる。
【００７１】
それに対し、図１および図２に例示するように、本実施の形態の液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが、複数本の水平ライン２３から構成される場合を考察する。その場合、位相差板４では、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応して、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が形成される。その結果、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の面積は、束ねて組にする水平ライン２３の本数に従い大きくなる。そうして、位相差板４において、第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域を少なくすることができる。
【００７２】
すなわち、クロストークを発生させる、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域が少なくなることから、クロストークの発生は立体画像表示装置１全体としては少なくなる。よって、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を形成するために束ねて組にする水平ライン２３の本数の増加に従い、クロストークは抑えられる。そして、観察者５０はクロストークを感じにくくなる。
【００７３】
したがって、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、クロストークが低減され、観察可能な視野角が拡大して視野角特性が向上する。
以上から、クロストークを低減するという観点からは、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を形成するために、束ねて組にする水平ライン２３の本数は、より多いほうが好ましい。
【００７４】
また、クロストークの低減には、位相差板４の液晶ディスプレイ５に対向する面における第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域に、遮光部（図示されない）を設けることも有効である。この遮光部は帯状の形状を有し、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域に配設されることが好ましい。
【００７５】
こうした遮光部（図示されない）を設けることにより、位相差板４の第一偏光領域３１を出射して、液晶パネルの第一画像形成領域２１に入射すべき光のうち、その境界を超えて隣接する第二画像形成領域２２に入射する光を吸収して遮ることが可能となる。位相差板４に遮光部を設けることにより、立体画像表示装置１で発生するクロストークを生じにくくさせることが可能となる。
【００７６】
位相差板４における遮光部（図示されない）は、例えば、バインダー樹脂にフィラー成分を分散させたものなどで形成することが好ましい。フィラー成分は、金属粒子およびその酸化物、または顔料、染料を用いる。フィラー成分の色調は、画像光に対して黒色であることが好ましい。上記顔料および染料を分散あるいは溶解させるバインダー樹脂は、公知の樹脂、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、ノボラック樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、ニトロセルロース、または、これらの組み合わせ等を用いることができる。
【００７７】
ただし、遮光部は、位相差板４と液晶ディスプレイ５とを透過して観察者５０の目に届く画像光の一部を遮光する。クロストークの低減には有効であるが、立体画像表示装置１の画像表示における画面輝度は低下する。例えば、上記したように、全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けた場合、その境界領域ごとに形成が必要とされる帯状の遮光部の数は最大となる。その結果、遮光部の形成による輝度の低下は大きなものとなる。
【００７８】
遮光部の形成は有効なものの、その形成数を少なくするよう、位相差板４を構成することが好ましい。
したがって、遮光部の形成数を低減するという観点からも、第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２を形成するよう、束ねて組にする水平ライン２３の本数は、多いほうが好ましいことになる。
【００７９】
しかしながら、その一つの組にされる水平ライン２３の本数を無制限に増大させることにも問題がある。すなわち、観察者にとって、自然な画像が得られないという問題を引き起こす可能性がある。
【００８０】
以上から、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、クロストークの低減と画面輝度の低下抑制の観点と、観察者５０に自然な立体画像を提供するという観点から、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを構成するために束ねて一つの組にされる水平ライン２３の本数を選択することが好ましい。そして、それに対応する位置と大きさで、位相差板４の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を形成することが好ましい。
【００８１】
そして、鋭意検討の結果から、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とはそれぞれ、液晶パネル６の垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ライン２３からなる画像形成領域であることが好ましいことがわかった。
【００８２】
さらに、液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とはそれぞれ、液晶パネル６の垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ライン２３からなる画像形成領域であることがより好ましく、５本から１５本の水平ライン２３からなる画像形成領域であることが最も好ましいことがわかった。そして、それに対応する位置と大きさで位相差板４の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を形成することが当然に好ましい。
【００８３】
以上、本実施の形態の立体画像表示装置１の主な構成について説明したが、次に図１および図２を用いて、本実施の形態の立体画像表示装置１によって立体画像を形成する方法および観察者がその立体画像を観察する方法について説明する。
【００８４】
観察者５０が、立体画像表示装置１により立体画像を観察する場合、制御装置１２に制御され、ある一つのフレーム画像が表示される。その時、液晶ディスプレイ５には、右目用画像および左目用画像が同時に形成される。すなわち、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、偏光板７、８および液晶パネル５の作用によって、例えば、右目用画像および左目用画像がそれぞれ形成される。
【００８５】
液晶ディスプレイ５での右目用画像および左目用画像の形成に対応し、制御装置１２に制御され、バックライト２からは、光源の第１列を構成する２つの偏光光源１３ａ、１３ｂから直線偏光が射出される。偏光光源１３ａ、１３ｂから射出される直線偏光の偏光方向は、中央を境にして、図１において矢印で示される偏光特性を有する。すなわち、図１に示すように、左右に並べられた偏光光源１３ａと偏光光源１３ｂとからは、互いに偏光方向が直交する直線偏光が、フレネルレンズ３や位相差板４に向かって射出される。
【００８６】
そして、図２に示すように、バックライト２の偏光光源１３ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者５０の右目４１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の右目４１ａに入射する。一方、偏光光源１３ｂから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者の左目４１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の左目４１ｂに入射する。
【００８７】
このとき、上述のように、位相差板４に入射し、位相差板４の第一偏光領域３１から出射する光は光軸が回転されないままの直線偏光となり、第二偏光領域３２から出射する光は光軸の９０度回転された直線偏光となる。
【００８８】
したがって、偏光光源１３ａから射出した水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。液晶ディスプレイ５の偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板４を出射した光のうち、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。一方、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と平行な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
【００８９】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第一偏光領域３１を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は右目用画像の画像光（以下、「右目用画像光」と略称する）となって、観察者の右目４１ａに到達する。このとき、偏光光源１３ａから出射し、位相差板４の第二偏光領域３２を通過した光は、上述したように、観察者５０の右目４１ａに到達することは無い。
【００９０】
また、偏光光源１３ｂから射出した水平方向と平行な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板４を出射した光のうち、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
一方、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射する。
【００９１】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は左目用画像の画像光（以下、「左目用画像光」と略称する）となって、観察者の左目４１ｂに到達する。このとき、偏光光源１３ｂから出射し、位相差板４の第一偏光領域３１を通過した光は、上述したように、観察者５０の左目４１ｂに到達することは無い。
【００９２】
こうして、観察者５０は、立体画像表示装置１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者５０は、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【００９３】
次に、観察者５０が、立体画像表示装置１により立体画像を観察するに際し、上述のように、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合について説明する。すなわち、制御装置１２による制御によって、ある一つのフレームにおいて、液晶ディスプレイ５における第一画像形成領域２１に左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２に右目用画像が形成されるようになった場合について説明する。
【００９４】
液晶ディスプレイ５において、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合、制御装置１２に制御され、バックライト２における使用する偏光光源の列の切り替えが行われる。すなわち、右目用画像と左目用画像の形成領域の入れ替えに際し、光源の切り替えが行われ、光源の第１列に代わって、第２列が使用されるようになる。その結果、第２列を構成する２つの偏光光源１４ａ、１４ｂから直線偏光が射出されるようになる。
【００９５】
そして、偏光光源１４ａ、１４ｂから射出される直線偏光の偏光方向は、図１において矢印で示される偏光特性を有し、互いに偏光方向が直交する直線偏光が、フレネルレンズ３や位相差板４に向かって射出される。
【００９６】
そして、上述した偏光光源の第１列を使用する場合と同様、偏光光源１４ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者５０の右目４１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の右目４１ａに入射する。一方、偏光光源１４ｂから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者の左目４１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の左目４１ｂに入射する。
【００９７】
このとき、上述のように、位相差板４に入射し、位相差板４の第一偏光領域３１から出射する光は光軸が回転されないままの直線偏光となり、第二偏光領域３２から出射する光は光軸の９０度回転された直線偏光となる。
【００９８】
したがって、偏光光源１４ａから射出した水平方向と水平な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。一方、位相差板４を出射した光のうち、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射する。
【００９９】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、右目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２２に入射し、そこから透過する光は右目用画像光となって、観察者の右目４１ａに到達する。このとき、偏光光源１４ａから出射し、位相差板４の第一偏光領域３１を通過した光は、上述したように、観察者５０の右目４１ａに到達することは無い。
【０１００】
また、偏光光源１４ｂから射出した水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光は、フレネルレンズ３と位相差板４を通過し、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板４を出射した光のうち、第一偏光領域３１から出射した光は、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。
一方、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、水平方向と平行な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
【０１０１】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、右目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第一偏光領域３１を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は左目用画像光となって、観察者の左目４１ｂに到達する。このとき、偏光光源１４ｂから出射し、位相差板４の第二偏光領域３２を通過した光は、上述したように、観察者５０の左目４１ｂに到達することは無い。
【０１０２】
こうして、観察者５０は、立体画像表示装置１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者５０は、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１０３】
以上のように、液晶ディスプレイ５でのフレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えに同期させて、バックライト２のから出射される左目用の光と右目用の光との間で、変更の状態を交互に入れ替えできるように構成する。こうすることにより、液晶ディスプレイ５において、フレーム切り替えに伴い右目用および左目用画像を形成する領域が入れ替わる画像領域の入れ替えが行われたとしても、観察者５０は、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。よって、観察者５０は、常に、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１０４】
したがって、従来の立体画像表示装置においては、右目用および左目用画像を形成する画像領域が固定されていたため、垂直解像度が半減するなど、解像度が低下する問題があったが、本実施の形態の立体画像表示装置１は解像度を全く減じることなく、液晶ディスプレイ５の性能をフルに発揮させたフル解像度での表示が可能となる。
【０１０５】
また、従来の立体画像表示装置においては、常に左右の目の映像のいずれか一方しか表示されず、立体を認識する場合の時間差が生じてしまう場合があったが、本実施の形態の立体画像表示装置１では、常に左右の絵目の映像が表示されていることから、観視者の疲労感を軽減することができる。また、激しい動きをしている立体画像の場合におきる左右の映像のずれに伴う立体視の違和感を生じさせないという効果もある。
【０１０６】
次に、第１実施形態の立体画像表示装置１における立体画像の形成とフレーム周波数との関係について説明する。
立体画像表示装置１の液晶ディスプレイ５は、一つのフレーム画像上で右目用画像と左目用画像とを同時に形成する。すなわち、図１に示す液晶ディスプレイ５の液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とにそれぞれ右目用画像と左目用画像とを形成する。
【０１０７】
そして、フレーム切り替えに毎に、その右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を交互に入れ替え、右目用画像と左目用画像がそれぞれ互い違いに配置されたフレーム画像を表示することができるように構成されている。しかしながら、フレーム画像の切り替え時に発生する、右目用画像と左目用画像との混在によるクロストークの影響を低減するため、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをするように制御し、上書き画像を少なくとも次の一フレーム期間、液晶ディスプレイ５に表示させることができる。
【０１０８】
その場合、制御装置１２は、バックライト２全体の点滅を同時に制御することができる。すなわち、一つのフレーム画像を表示する期間はバックライト２の上下いずれかの列を点灯させておき、そしてその前後にある、右目用画像と左目用画像の表示された画像形成領域を入れ替えるフレームではバックライト２全体を消灯する、または適当に輝度を低下させるように制御する。こうすることで、右目用画像と左目用画像の残像と画像領域の入れ替えに基づく上述のクロストークを、観察者５０に感知されなくすることが可能となる。
【０１０９】
このように、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをする場合、最適なフレーム周波数の設定を行うことにより、表示画像のスムーズさが失われることは無い。また、バックライト２においては、フレーム毎に行われるバックライトの点滅が観察者５０に感知され、そのことに起因するフリッカーを観察者が感じる懸念もなくなる。
【０１１０】
したがって、液晶ディスプレイ５におけるフレーム周波数を、例えば、フレーム周波数は１２０Ｈｚ以上とすることが好ましい。そうすることにより、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、次のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをする場合でも、フレーム周波数６０Ｈｚに対応する立体画像の形成が可能となり、画像の切り替え可能な回数も多くなり、また、フリッカーが観察者５０によって感じられる懸念はない。さらに、上述のバックライト２の点滅に由来するフリッカーも観察者５０に感知されなくなる。したがって、本実施の形態の立体画像表示装置１により提供される表示画像も自然なものとなる。
【０１１１】
さらに、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、制御装置１２によって制御される液晶ディスプレイ５におけるフレーム周波数を２４０Ｈｚとすることも可能である。その場合、制御装置１２によって、フレーム切り替えによって一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示した後、引き続く３回のフレームでは画像領域の入れ替えを行なわず、そのまま上書きをするように制御することができる。すなわち、画像領域の入れ替えの後に続く３フレーム期間、上書き画像を液晶ディスプレイ５に表示させ、立体画像の形成をすることが可能となる。
【０１１２】
そのような制御を行う場合、最初の１フレーム期間である１／２４０秒間だけ、バックライト２を消灯させ、その後の上書き画像表示を行う、３フレーム期間である３／２４０秒間は、バックライト２を点灯させることができる。その結果、上述の１２０Ｈｚでの駆動で可能とされた、フレーム毎に、液晶ディスプレイ５における右目用画像と左目用画像の表示領域の入れ替えとそのままの上書きとを繰り返すというパターンに比べて、バックライトが消灯している期間を減らすことができる。その結果、立体画像表示装置１における立体表示画像の輝度をより向上することが可能となる。
【０１１３】
以上のように、液晶ディスプレイ５におけるフレーム周波数を１２０Ｈｚや２４０Ｈｚなど向上させることにより、自然で高画質な立体表示画像表示を楽しむことが可能となる。
【０１１４】
＜実施の形態２＞
本発明の第２実施形態の立体画像表示装置６１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が１つ形成されるよう構成される。上述した同様の第１実施形態の立体画像表示装置１の別の例となる。
以下、図面を用いて、本発明の第２実施形態の立体画像表示装置６１を説明するが、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１と共通する構成要素については、共通する符号を用いて説明する。
【０１１５】
図５は、本発明の第２実施形態の立体画像表示装置６１の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【０１１６】
図５に示すように、立体画像表示装置６１は、バックライト６２と、集光レンズであるフレネルレンズ３と、光学手段である位相差板７４と、液晶ディスプレイ５とをこの順で備える。そして、バックライト６２と液晶ディスプレイ５の駆動をそれぞれ制御する制御装置１２を備える。これらは図示されない筐体に収容される。そして、図１に示すように、立体画像を観察する観察者８０は液晶ディスプレイ５の前面側から画面上の立体画像を観察する。
【０１１７】
そして、第２実施形態の立体画像表示装置６１は、特に、バックライト６２と位相差板７４の構造が上述の第１実施形態の立体画像表示装置１と異なっている。フレネルレンズ３、液晶ディスプレイ５および制御装置１２など、その他の主要な構成要素については、上述の立体画像表示装置１と同様の構造を有し、同様に機能する。したがって、主要部の構成について、重複する説明は省略する。
【０１１８】
立体画像表示装置６１のバックライト６２は、上述の立体画像表示装置１と同様の配列で、４つの偏光光源６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂを有する。これらは、いずれも左右いずれかの円偏光を放射する偏光光源である。これら偏光光源は、例えばＬＥＤなど、白色の無偏光を放射する点光源の上に、直線偏光板と１／４波長板とを重ねて設けることにより構成することができる。
【０１１９】
具体的には、立体画像表示装置６１の有する４つの点光源それぞれの上に、例えば、透過軸が水平方向と平行な直線偏光板を配設する。そして、その直線偏光板の上に、遅相軸が水平方向に対して右上４５度にある１／４波長板または遅相軸が水平方向に対して左上４５度にある１／４波長板を積層して、４つの偏光光源６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂを構成することができる。４つの偏光光源は、例えば、図５で矢印を用いて示すように、偏光光源６３ａが右円偏光を放射し、偏光光源６３ｂが左円偏光を放射し、偏光光源６４ａが左円偏光を放射し、偏光光源６４ｂが右円偏光を放射するように構成することができる。
【０１２０】
立体画像表示装置６１の光学手段である位相差板７４は、図５に示すように、フレネルレンズ３と液晶ディスプレイ５との間に配置される。位相差板７４は、第一偏光領域７１および第二偏光領域７２を有する。位相差板７４における第一偏光領域７１および第二偏光領域７２の位置および大きさは、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応している。
【０１２１】
立体画像表示装置６１では、上述した立体画像表示装置１と同様、液晶パネル６において、画像表示にかかる全水平ラインのうち、複数本の水平ラインが束ねられて便宜上一つの組を構成することができる。組にする水平ラインの数は、例えば、上から垂直方向に順次３本ずつとすることができる。そして、その束ねられた水平ラインの組のそれぞれに対応するよう、同一面積の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられる。その場合、位相差板７４における第一偏光領域７１および第二偏光領域７２の位置および大きさは、図５に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応するようにされる。例えば、液晶パネル６の束ねられた水平ラインが３本である場合、第一偏光領域７１および第二偏光領域７２は、その３本の水平ラインの組に対応する位置と大きさとすることができる。
【０１２２】
したがって、立体画像表示装置６１の使用状態のある一つのフレーム画像表示時において、位相板７４の第一偏光領域７１を透過した光が、偏光板７を通過して、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。位相差板７４の第二偏光領域７２を透過した光が、偏光板７を通過して、第二画像形成領域２２に入射する。
【０１２３】
位相差板７４の構造については、第一偏光領域７１と第二偏光領域７２とが、それぞれ光学軸が直交する１／４波長板から構成される。例えば、第一偏光領域３１を、遅相軸が水平方向から右上４５度方向である１／４波長板が用いて構成することができる。併せて、第二偏光領域３２を、光学軸が水平方向から左上４５度方向である１／４波長板を用いて構成することができる。
【０１２４】
位相差板７４をこのような構造にすることで、位相差板７４は、入射する光の偏光特性を、第一偏光領域および第二偏光領域の偏光領域毎に制御することができる。すなわち、バックライト６２から放射され、位相差板７４には左円偏光および右円偏光が入射する。そして、入射する位相差板７４の偏光領域に従い、水平方向と平行な直線偏光を出射させるか、またはそれと直交する、水平方向と垂直な直線偏光を出射させるようすることができる。
【０１２５】
以上、本実施の形態の立体画像表示装置６１のバックライト６２と位相差板７４について主に説明した。他の構成要素については、上述のように、第１実施形態の立体画像表示装置１と同様の構造を有する。次に、図５を用いて、本実施の形態の立体画像表示装置６１によって立体画像を形成する方法および観察者８０がその立体画像を観察する方法について説明する。
【０１２６】
観察者８０が立体画像表示装置６１の立体画像を観察する場合、一つのフレーム画像表示時において、液晶ディスプレイ５には、右目用画像および左目用画像が同時に形成される。すなわち、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、偏光板７、８および液晶パネル６の作用によって、例えば、右目用画像および左目用画像がそれぞれ形成される。
【０１２７】
液晶ディスプレイ５での右目用画像および左目用画像の形成に対応し、制御装置１２に制御され、バックライト６２からは、光源の第１列を構成する２つの偏光光源６３ａ、６３ｂから円偏光が射出される。偏光光源６３ａ、６３ｂから射出される円偏光は、中央を境にして、それぞれ図５に示される偏光特性を有する。すなわち、図５で矢印を用いて模式的に示すように、偏光光源６３ａからは右円偏光が射出され、偏光光源６３ｂからは左円偏光が射出される。
【０１２８】
そして、図５に示すように、バックライト６２の偏光光源６３ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者８０の右目８１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板７４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の右目８１ａに入射する。一方、偏光光源６３ｂから射出した光は、フレネルレンズ３の作用によって観察者の左目８１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板７４と液晶ディスプレイ５を通過した場合、所定の観察位置に位置する観察者の左目８１ｂに入射する。
【０１２９】
このとき、偏光光源６３ａから射出した右円偏光は、フレネルレンズ３と位相差板７４を通過し、水平方向と垂直な直線偏光となって液晶ディスプレイ５を照射する。液晶ディスプレイ５の偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板７４を出射した光のうち、第一偏光領域７１から出射した光は、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第一画像形成領域２１に入射する。一方、位相差板７４の第二偏光領域７２を出射した光は、位相差板７４を通過して、水平方向と平行な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
【０１３０】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板７４の第一偏光領域７１を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は右目用画像光となって、観察者の右目８１ａに到達する。このとき、偏光光源６３ａから出射し、位相差板７４の第二偏光領域３２を通過した光は、上述したように、観察者８０の右目８１ａに到達することは無い。
【０１３１】
また、偏光光源６３ｂから射出した左円偏光は、フレネルレンズ３と位相差板７４を通過して、水平方向と平行な直線偏光となって、液晶ディスプレイ５を照射する。このとき、偏光板７の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定されている。したがって、位相差板７４を出射した光のうち、第一偏光領域７１から出射した光は、偏光板７によって遮断され、液晶パネル６に到達することはできない。
一方、位相差板７４の第二偏光領域７２を出射した光は、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっており、偏光板７を通過することができ、液晶パネル６の第二画像形成領域２２に入射する。
【０１３２】
液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１では、上述のように、右目用画像が形成され、第二画像形成領域２２では、左目用画像が形成されている。したがって、位相差板４の第二偏光領域３２を出射した光は、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２１に入射し、そこから透過する光は左目用画像光となって、観察者の左目８１ｂに到達する。このとき、偏光光源６３ｂから出射し、位相差板７４の第一偏光領域７１を通過した光は、上述したように、観察者８０の左目８１ｂに到達することは無い。
【０１３３】
こうして、観察者８０は、立体画像表示装置６１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者８０は、これら右目用画像光および左目用画像光を受けて立体画像として認識することができる。
【０１３４】
次に、観察者８０が、立体画像表示装置６１により立体画像を観察するに際し、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合について説明する。その場合、液晶ディスプレイ５における第一画像形成領域２１に左目用画像が形成され、第二画像形成領域２２に右目用画像が形成されるようになる。
【０１３５】
そのような画像領域の切り替えが行われた場合、上述した立体画像表示装置１と同様に、制御装置１２により、使用する偏光光源の切り替えが行われる。すなわち、バックライト６２の光源の第２列を構成する２つの偏光光源６４ａ、６４ｂが使用されるようになる。そして、偏光光源６４ａからは左円偏光が放射され、偏光光源６４ｂからは右円偏光が放射される。
【０１３６】
こうして、バックライト６２において、中央を境にして、左右の光源から放射される円偏光の偏光特性が、画像領域の切り替えと同期して、切替前と逆の特性を有するようになる。このようなバックライト６２の特性と、フルネルレンズ３と上記構成の位相差板７４の作用により、液晶ディスプレイ５の第二画像形成領域２２で形成された右目用画像光は観察者８０の右目８１ａにのみ届く。併せて、第一画像形成領域２１で形成された左目用画像光は、観察者８０の左目８１ｂにのみ届くようになる。したがって、観察者８０は、これら右目用画像光および左目用画像光を受けて、立体画像として認識することができる。
【０１３７】
＜実施の形態３＞
本発明の第３実施形態の立体画像表示装置１０１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が複数となるよう構成されている。
以下、図面を用いて、本発明の第３実施形態の立体画像表示装置１０１を説明するが、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１と共通する構成要素については、共通する符号を用い、重複する説明を省略する。
【０１３８】
図６は、本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の要部構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【０１３９】
本発明の第３実施形態の立体画像表示装置１０１は、複数の観察者などに対応できるよう、複数の視点（観察位置）が提供されるよう構成されている。図６に例示される立体画像表示装置１０１では、４人の観察者１５０ａ〜１５０ｄに対応可能な４視点（観察位置）に対応するよう構成されている。そして、観察者が一人で立体画像表示装置１０１の立体画像を観察する場合においては、左右に複数の視点があることから、左右の複数の位置から立体画像表示装置１０１の立体画像の観察をすることができる。したがって、左右に広い視野角の立体画像を観察することが可能となる。
【０１４０】
図６に示すように、立体画像表示装置１０１では、バックライト１０２は、観察者１５０ａ〜１５０ｄから見て立体画像表示装置１の最も奥側に配置される。バックライト１０２は、それぞれ水平方向に伸びる、上下２つの光源の列（第１列と第２列）から構成されている。上下二つの光源の列は、それぞれ、偏光光源８つずつ（１１３ａ〜１１３ｈ、および１１４ａ〜１１４ｈ）から構成されている。
【０１４１】
バックライト１０２を構成する上下二列の光源の列のうち、上側の第１列では、中央を境にして２つの偏光光源、例えば、偏光光源１１３ａと偏光光源１１３ｂが左右に配置されて１つの組を構成している。他の偏光光源（１１３ｃ〜１１３ｈ）についても、それぞれ、偏光光源１１３ｃと偏光光源１１３ｄが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｅと偏光光源１１３ｆが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｇと偏光光源１１３ｈが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成している。これら４組の偏光光源の組を水平方向に並べて光源の第１列を構成する。２つずつの偏光光源からなる４つの偏光光源の組は、それぞれ上記４つの視点に対応する。すなわち、４つの視点それぞれの観察者１５０ａ〜１５０ｄの左右の目に入射させる画像を形成するため、４つの偏光光源の組は光源として使用される。
【０１４２】
同様に、下側の第２列においても、中央を境にして２つの偏光光源、例えば、偏光光源１１４ａと偏光光源１１４ｂが左右に配置されて１つの組を構成している。他の偏光光源（１１４ｃ〜１１４ｈ）についても、それぞれ、偏光光源１１４ｃと偏光光源１１４ｄが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１４ｅと偏光光源１１４ｆが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１４ｇと偏光光源１１４ｈが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成している。これら、光源の第１列を構成する、２つずつの偏光光源からなる４つの組は、それぞれ上記４つの視点に対応する。すなわち、４つの視点のそれぞれの観察者１５０ａ〜１５０ｄの左右の目に入射させる画像を形成するため、４つの偏光光源の組は光源として使用される。
【０１４３】
１６個の偏光光源１１３ａ〜１１３ｈ、１１４ａ〜１１４ｈは、制御装置１２により、それぞれ独立に、点灯状態の制御が可能となるようにされており、上下二つの光源の列ごとに点灯状態の制御を行うことができる。
【０１４４】
偏光光源１１３ａ〜１１３ｈおよび偏光光源１１４ａ〜１１４ｈは、ぞれぞれ、上述した偏光光源１１３ａ等と同様に、白色の無偏光を放射する光源の前面に偏光板を配置して構成される。
【０１４５】
偏光光源１１３ａ〜１１３ｈ、および偏光光源１１４ａ〜１１４ｈは、例えば、白色の無偏光を放射する点光源を用いて構成することができる。具体的には、ＬＥＤなどを用いて構成することができる。
【０１４６】
光源の第１列を構成し、中央を境にして左右に配置される偏光光源の組のそれぞれにおいて、具備する偏光板は、互いに偏光方向が直交する。例えば、偏光光源の１つの組を構成する偏光光源１１３ａの偏光板は、透過軸は水平方向と垂直な方向に設定され、偏光光源１１３ｂの偏光板は、透過軸は水平方向に設定される。偏光光源の他の組においても、偏光板の設定状態は同様である。
【０１４７】
また、光源の第１列と第２列との関係については、上述した第１実施形態である立体画像表示装置１のバックライト２と同様、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光板は、互いに偏光方向が直交するように設定される。したがって、偏光光源の第２列においては、偏光光源１１４ａの有する偏光板の透過軸は水平方向に設定され、それと組をなす偏光光源１１４ｂの有する偏光板の透過軸は、水平方向と垂直な方向に設定される。偏光光源の第２列を構成する他の偏光光源の組においても、偏光板の設定状態は同様である。
【０１４８】
その結果、光源の第１列を点灯させた場合と、第２列を点灯させた場合とを比較すると、上下に隣接する偏光光源間で、出射される光の偏光特性は異なることになる。例えば、第１列を点灯した場合、ある偏光光源から水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射された場合、下方側に隣接して、対応する第２列の偏光光源からは、水平方向と平行な方向の直線偏光が出射される。その逆に、第１列を点灯した場合、ある偏光光源から水平方向と平行な方向の直線偏光が出射された場合、下方側に隣接して、対応する第２列の偏光光源からは、水平方向と垂直な方向の直線偏光が出射される。
【０１４９】
その結果、上下２列の光源の列の間で、例えば、２つの偏光光源１１３ａと偏光光源１１４ａとから射出される直線偏光の偏光方向は、図６において矢印で示される偏光特性を有するようになり、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。偏光光源１１３ｂと偏光光源１１４ｂとからも、互いに偏光方向が直交する直線偏光が液晶ディスプレイ側に向かって射出される。他の偏光光源（１１３ｃ〜１１３ｈ、および１１４ｃ〜１１４ｈ）についても同様である。
【０１５０】
尚、立体画像表示装置１０１において、適当な面積を備えた面光源などを用い、上述した光源の第１列を構成する８つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源から構成することも可能である。すなわち、１つの光源の前面に、適宜、複数の偏光板を配置することにより光源の第１列を構成することも可能である。この時、光源の第１列において、隣接する２枚の偏光板の偏光方向は、互いに直交するように設定される。
【０１５１】
同様に光源の第２列を構成する８つの偏光光源を、１つの白色の無偏光光源と８枚の偏光板とから構成することも可能である。
【０１５２】
本発明の第３実施形態である立体画像表示装置１０１において、観察者１５０ａ〜１５０ｄが、立体画像を観察する場合、制御装置１２に制御され、ある一つのフレーム画像表示時において、液晶ディスプレイ５には、右目用画像および左目用画像が同時に成される。すなわち、液晶ディスプレイ５の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、偏光板７、８および液晶パネル６の作用によって、例えば、右目用画像および左目用画像がそれぞれ形成される。
【０１５３】
液晶ディスプレイ５での右目用画像および左目用画像の形成に対応し、制御装置１２に制御されて、バックライト１０２の、光源の第１列を構成する８つの偏光光源１１３ａ〜１１３ｈからは、図６に示す偏光方向を有する直線偏光が射出される。そして、図６に示すように、互いに偏光方向が直交する直線偏光が、フレネルレンズ３や位相差板４に向かって射出される。
【０１５４】
図７は、本発明の第３実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する平面図である。
【０１５５】
図７に示すように、バックライト１０２の偏光光源１１３ａから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｄの右目１４１ｇの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｄの右目１４１ｇにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｂから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｄの左目１４１ｈの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｄの左目１４１ｈにのみ入射する。
【０１５６】
同様に、バックライト１０２の偏光光源１１３ｃから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｃの右目１４１ｅの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｃの右目１４１ｅにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｄから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｃの左目１４１ｆの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｃの左目１４１ｆにのみ入射する。
【０１５７】
同様に、バックライト１０２の偏光光源１１３ｅから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｂの右目１４１ｃの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｂの右目１４１ｃにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｆから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ｂの左目１４１ｄの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ｂの左目１４１ｄにのみ入射する。
【０１５８】
同様に、バックライト１０２の偏光光源１１３ｇから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ａの右目１４１ａの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した右目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ａの右目１４１ａにのみ入射する。一方、偏光光源１１３ｈから射出した光は、上述したフレネルレンズ３の作用によって観察者１５０ａの左目１４１ｂの有る領域に向かう光となる。そして、位相差板４の作用により、液晶ディスプレイ５を通過した左目用画像光は、所定の観察位置に位置する観察者１５０ａの左目１４１ｂにのみ入射する。
【０１５９】
こうして、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、立体画像表示装置１０１の画像を観察するに際し、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができることになる。したがって、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１６０】
また、観察者１５０ａ〜１５０ｄが、立体画像表示装置１０１により立体画像を観察するに際し、上述の第１実施形態の立体画像表示装置１と同様、フレームの切り替えにともなう画像領域の入れ替えが行われた場合、同様に、バックライト１０２を構成する偏光光源の切り替え場行われ、偏光光源の第２列が使用されるようになる。そして、上述した偏光光源の第１列を使用する場合と同様、第１実施形態である立体画像表示装置１において説明した位相差板４等の作用により、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、右目では右目用画像光だけを観察することができ、左目では左目用画像光だけを観察することができる。したがって、観察者１５０ａ〜１５０ｄは、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。
【０１６１】
したがって、従来の立体画像表示装置においては、右目用および左目用画像を形成する画像領域が固定されていたため、垂直解像度が半減するなど、解像度が低下する問題があったが、本実施の形態の立体画像表示装置１０１は解像度を全く減じることなく、液晶ディスプレイ５の性能をフルに発揮させたフル解像度での表示が可能となる。さらに、本実施の形態の立体画像表示装置１０１は、図５および図６に例示された４つの視点など、複数の視点を提供することができる。したがって、第２実施形態の立体画像表示装置１０１は、左右方向の視覚を拡大し、多様な方向から立体画像を観察できるという効果を有する。
【０１６２】
尚、第３実施形態の立体画像表示装置１０１において、バックライト１０２の光源の第１列（１１３ａ〜１１３ｈ）または第２列（１１４ａ〜１１４ｈ）を点灯させる場合、全ての偏光光源を点灯させる必要はない。
例えば、立体画像表示装置１０１に観察者の位置を感知するセンサーを設けておく。そして、観察者が一人である場合、その観察位置（視点）をセンサーによって確認するとともに、視点に対応する偏光光源のみが点灯するよう制御し、一人の観察者の視点に対してのみ最適な立体画像を提供することも可能である。
【０１６３】
また、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例として、例えば、９０度の旋光性を有するＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶素子を用いることにより、バックライトを１列の光源から構成し、立体画像表示装置を提供することも可能である。
【０１６４】
図８は、液晶素子を有するバックライトの構成を模式的に説明する分解斜視図である。
【０１６５】
図８に示すように、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例で用いられるバックライト１７２は、水平方向に伸びる、１列の光源１７３ａ〜１７３ｈの列から構成されている。光源の列は、例えば、白色の無偏光を放射する、８個の光源１７３ａ〜１７３ｈにより構成される。そして、８個の光源１７３ａ〜１７３ｈの上にはそれぞれ偏光板１７４が配置される。例えば、水平方向と垂直な方向に偏光方向を有する偏光板１７４が配置されて、８個の光源１７３ａ〜１７３ｈは、水平方向と垂直な方向に直線偏光を放射する偏光光源となる。
【０１６６】
８個の光源１７３ａ〜１７３ｈ上の偏光板１７４の上には、さらに液晶素子１７５が配置される。液晶素子は、表面にＩＴＯなどの透明電極が形成された一対の透明基板によって、９０度ツイストのネマティック液晶を挟持して構成された液晶素子である。この液晶素子は、電圧の印加により基板間の液晶の配向変化が可能である。そして、液晶素子１７５は、電圧無印加時には９０度の旋光性を有し、電圧が印加されるとその旋光性は消失する。
【０１６７】
したがって、光源１７３ａ〜１７３ｈと偏光板１７４と液晶素子１７５とからなるバックライト１７２では、液晶素子１７５への電圧印加の有無により、各光源から放射される光の偏光特性を個別に選択することができる。
【０１６８】
図９は、バックライトから放射される光の偏光特性を模式的に示す図である。図９（ａ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の一例を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は、バックライトから放射される光の偏光特性の別の例を模式的に示す図である。
【０１６９】
その結果、図９（ａ）に示すように、バックライト１７２において、光源１７３ａ、１７３ｃ、１７３ｅ、１７３ｇと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光を放射することができ、光源１７３ｂ、１７３ｄ、１７３ｆ、１７３ｈと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と水平な偏光方向の直線偏光を放射することができる。
【０１７０】
また、液晶素子を駆動させ、放射される光の偏光状態を切り替えて、図９（ｂ）に示すように、光源１７３ａ、１７３ｃ、１７３ｅ、１７３ｇと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と水平な偏光方向の直線偏光を放射することができ、光源１７３ｂ、１７３ｄ、１７３ｆ、１７３ｈと偏光板１７４と液晶素子１７５とからは、水平方向と垂直な偏光方向の直線偏光を放射することができる。
【０１７１】
バックライト１７２は、上記の構成を備えることにより、光源の列において各偏光光源から放射される光の偏向特性を制御することができ、上述の第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２と同様の機能を水平方向一列の光源の列によって果たすことができる。
したがって、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例では、バックライト１０２の代わりにバックライト１７２を用い、第３実施形態の立体画像表示装置１０１と同様に立体画像を形成することができる。
【０１７２】
尚、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例において、バックライト１７２の光源の列を点灯させる場合、全ての光源１７３ａ〜１７３ｈを点灯させる必要はない。
例えば、立体画像表示装置に観察者の位置を感知するセンサーを設けておく。そして、観察者が一人である場合、その観察位置（視点）をセンサーによって確認するとともに、視点に対応する光源のみが点灯するよう制御し、液晶素子の制御も行い、一人の観察者の視点に対してのみ最適な立体画像を提供することも可能である。
【０１７３】
また、図６に示す第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２では、上側の第１列において、中央を境にして２つの偏光光源１１３ａと偏光光源１１３ｂが左右に配置されて１つの組を構成している。他の偏光光源（１１３ｃ〜１１３ｈ）についても、それぞれ、偏光光源１１３ｃと偏光光源１１３ｄが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｅと偏光光源１１３ｆが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成し、偏光光源１１３ｇと偏光光源１１３ｈが中央を境にして左右に配置されて１つの組を構成している。
【０１７４】
それに対し、第３実施形態の立体画像表示装置１０１の別の構成例においては、対応するように、光源の組を形成する必要はない。例えば、光源１７３ｂと光源１７３ｃのみを点灯させ、中央を境にして左右に配置された光源の組を構成することも可能である。その場合、具備する液晶素子を制御して、光源１７３ｂ、１７３ｃから出射される光を所望の特性の直線偏光に変換し、立体画像の形成に用いることができる。
【０１７５】
その結果、立体画像表示装置に観察者の位置を感知するセンサーを設けておき、観察者が左右方向に移動した際に、その観察位置を確認し、その位置に対応して、光源の列の中から最適な左右画像を観察者に提供可能な二つの隣接する光源を選択することができる。そして、選択された光源の組から放射される直線偏光の特性を制御して、観察者に対し、左右の逆の画像を提供すること無く、最適な左目用画像と右目用画像を提供し、立体画像を観察できるようにすることが可能となる。
【０１７６】
また、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のさらに別の構成例として、バックライト１０２について、偏光光源１１３ａ〜１１３ｈおよび偏光光源１１４ａ〜１１４ｈを、それぞれ、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１の偏光光源６３ａ等と同様に、円偏光を放射する偏光光源とすることも可能である。その場合、光源の列の、中央を境にして左右に配置される偏光光源の組のそれぞれにおいて、放射する円偏光の偏光方向が、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１７７】
また、光源の第１列と第２列との関係についても、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１のバックライト６２と同様、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光特性は、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１７８】
そして、位相差板には、上述した図５の第２実施形態の立体画像表示装置６１の位相差板７４と同様、第一偏光領域と第二偏光領域とが、それぞれ光学軸が直交する１／４波長板から構成された位相差板を用いる。こうして、図５に示す立体画像表示装置６１と同様、他の構成要素と組み合わせ、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のさらに別の例を構成することが可能である。
【０１７９】
＜実施の形態４＞
本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、立体画像の観察に好適な視点（観察位置）が、左右方向に複数配置されるよう構成されるとともに、上下方向の視野角を拡大するよう構成されている。
第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、上下方向の視角を拡大するよう、バックライト２０２の構成が異なること以外、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１と同様の構造を有する。
【０１８０】
したがって、図面を用いてバックライト２０２の構造について説明し、その後、立体画像表示装置２０１の効果について説明する。そして、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１および第３実施形態の立体画像表示装置１０１と共通する構成要素については、共通する符号を用いるようにし、重複する説明を省略する。
【０１８１】
図１０は、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の有するバックライトを模式的に説明する平面図である。
【０１８２】
第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、例えば、図１０に示されるバックライト２０２を有する。したがって、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１と同様、左右方向の４つ視点（観察位置）に対応するよう構成されている。また、１人の観察者２５０が、第４実施形態の立体画像表示装置２０１により立体画像を観察する場合においては、左右に複数の視点があることから、左右の複数の位置から立体画像の観察をすることができ、左右方向に広い視野角が改善された立体画像を観察することが可能となる。
【０１８３】
また、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、液晶ディスプレイ５の液晶パネル６の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２は、垂直方向に連続して並べられた複数の水平ライン２３からそれぞれ構成されている。位相差板４においても、複数の水平ライン２３からなる第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２に対応するよう、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が設けられている。したがって、画面の上下方向に広い視角を有する。
【０１８４】
したがって、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、そうした液晶ディスプレイ５での広い視角を利用して、バックライト２０２は、偏光光源の列が上下２列より多い数の光源の列を有することが可能である。例えば、図１０に示すように上下方向に８列の光源の列を有することが可能である。このように、バックライト２０２において、多数の偏光光源の列を備えることにより、後述するように、立体画像表示装置２０１においては、上下方向の視野角を拡大することができる。
尚、上下方向に配置される光源の列は上記例の８列に限られず、４列や６列やそれより多い数とすることも可能である。
【０１８５】
本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、図６に示す第３の実施形態の立体画像表示装置１０１と同様、バックライト２０２は、観察者から見て立体画像表示装置２０１の最も奥側に配置される。
そして、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１では、図１０に示すように、バックライト２０２が、それぞれ水平方向に伸びる８つの光源の列から構成されている。具体的には、第１列である光源の列２１１、第２列である列２１２、第３列である列２１３、第４列である列２１４、第５列である列２１５、第６列である列２１６、第７列である列２１７および第８列である列２１８の８つ列から構成されている。これら光源の列２１１〜２１８の構成は、上述した第３の実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第１列や第２列と同様である。すなわち、バックライト２０２の光源の列２１１〜２１８は、それぞれ８つの偏光光源から構成されている。
【０１８６】
そして、バックライト２０２の光源の列である第１列２１１、第３列２１３、第５列２１５および第７列２１７は、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第１列と同様の構造を有する。また、バックライト２０２の光源の列である第２列２１２、第４列２１４、第６列２１６および第８列２１８は、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第２列と同様の構造を有する。
【０１８７】
そして、光源の第１列である列２１１〜第８列である列２１８を構成する６４個の偏光光源は、それぞれ独立に、点灯状態の制御が可能となるようにされている。したがって、バックライト２０２においては、光源の列２１１〜２１８ごとに点灯状態の制御を行うことができる。
【０１８８】
以上の構成を有する本発明の第４実施形態の立体画像表示装置２０１のバックライト２０２では、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２が上下方向に４つ並べられて配置されているのと同様の構成となる。すなわち、バックライト２０２の光源の第１列である列２１１と第２列である列２１２の組が、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２と同様に機能する。同様に、バックライト２０２の光源の第３列である列２１３と第４列である列２１４の組、第５列である列２１５と第６列である列２１６の組、および第７列である列２１７と第８列である列２１８の組が、それぞれ、第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２と同様に機能する。
【０１８９】
その場合、バックライト２０２の光源の第１列である列２１１、第３列である列２１３、第５列である列２１５および第７列である列２１７が、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第１列に対応し、同様の機能を果たす。そして、バックライト２０２の光源の第２列である列２１２、第４列である列２１４、第６列である列２１６および第８列である列２１８が、それぞれ、上述の第３実施形態である立体画像表示装置１０１のバックライト１０２の光源の第２列に対応し、同様の機能を果たす。
【０１９０】
図１１は、本発明の第４実施形態の立体画像表示装置の光学系を模式的に説明する側面図である。
図１１に示すように、立体画像表示装置２０１において、立体画像を観察するのに最適な観察者２５０の視点の位置は、上下方向については、バックライト２０２の最上部にある光源の第１列である列２１１と第２列である列２１２の組に最適な位置から、最下部にある光源の第７列である列２１７と第８列である列２１８の組に最適な位置まで広がることになる。
【０１９１】
すなわち、図１１に示す立体画像表示装置２０１の上下方向に視点については、バックライト２０２の最上部にある光源の第１列２１１と第２列２１２の組に最適な位置と、光源の第３列２１３と第４列２１４の組に最適な位置と、光源の第５列２１５と第６列２１６の組に最適な位置と、光源の第７列２１７と第８列２１８の組に最適な位置とからなる、４つの視点を有する。尚、上述した第３実施形態の立体画像表示装置１０１のバックライト１０２においては、光源の列の組は、第１列と第２列からなる一組である。したがって、立体画像表示装置２０１の上下方向に視角については、第３実施形態の立体画像表示装置１０１に比べて広がることになる。
【０１９２】
以上より、第４実施形態の立体画像表示装置２０１は、左右方向の視覚拡大に加え、上下方向の視角拡大も可能であり、多様な方向から立体画像を観察できるという効果を有する。
【０１９３】
尚、第４実施形態の立体画像表示装置２０１において、バックライト２０２の光源の第１列である列２１１、第３列である列２１３、第５列である列２１５および第７列である列２１７を点灯させる場合、全ての列を同時に点灯させる必要はない。同様に、光源の第２列である列２１２、第４列である列２１４、第６列である列２１６および第８列である列２１８を点灯させる場合、全ての光源の列を点灯させる必要はない。
例えば、立体画像表示装置２０１に観察者の位置を感知するセンサーを設けておく。そして、観察者が一人である場合、その観察位置（視点）をセンサーによって確認するとともに、視点に対応する偏光光源のみが点灯するよう制御し、一人の観察者の視点に対してのみ最適な立体画像を提供することも可能である。
【０１９４】
また、第４実施形態の立体画像表示装置２０１の別の構成例として、バックライト２０２の各偏光光源を、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１の偏光光源６３ａ等と同様に、円偏光を放射する偏光光源とすることも可能である。その場合、８列の光源のそれぞれにおいて、中央を境にして左右に配置される偏光光源の各組を、放射する円偏光の偏光方向が、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１９５】
光源の上下に隣接する列同士の関係についても、上述した第２実施形態の立体画像表示装置６１のバックライト６２と同様とし、２つの列の間で上下に隣接する偏光光源の偏光特性は、左円偏光および右円偏光と左右逆になるように構成する。
【０１９６】
そして、位相差板には、上述した図５の第２実施形態の立体画像表示装置６１の位相差板７４と同様、第一偏光領域と第二偏光領域とが、それぞれ光学軸が直交する１／４波長板から構成された位相差板を用いる。こうして、図５に示す立体画像表示装置６１と同様、他の構成要素と組み合わせ、第４実施形態の立体画像表示装置２０１のさらに別の例を構成することが可能である。
【０１９７】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１９８】
１、６１、１０１，２０１ 立体画像表示装置
２、６２、１０２、１７２、２０２ バックライト
３ フレネルレンズ
４、７４ 位相差板
５ 液晶ディスプレイ
６ 液晶パネル
７、８、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ、１７４ 偏光板
１２ 制御装置
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂ、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆ、１１３ｇ、１１３ｈ、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅ、１１４ｆ、１１４ｇ、１１４ｈ 偏光光源
１５ａ、１５ｂ、１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、１７３ｄ、１７３ｅ、１７３ｆ、１７３ｇ、１７３ｈ 光源
２１ 第一画像形成領域
２２ 第二画像形成領域
２３ 水平ライン
３１、７１ 第一偏光領域
３２、７２ 第二偏光領域
４１ａ、８１ａ、１４１ａ、１４１ｃ、１４１ｅ、１４１ｇ 右目
４１ｂ、８１ｂ、１４１ｂ、１４１ｄ、１４１ｆ、１４１ｈ 左目
５０、８０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、２５０ 観察者
１７５ 液晶素子
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８ 光源の列
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素を水平方向に配列してなる水平ラインを垂直方向に複数並べて構成された液晶パネルおよび前記液晶パネルを挟持する一対の偏光板を有する液晶ディスプレイと、
偏光を放射する複数の偏光光源を、左右に隣接する前記偏光光源の間で放射光の偏光方向が互いに異なるよう、水平方向に配列してなる偏光光源の列を備えたバックライトとを有し、
前記液晶ディスプレイと前記バックライトとの間に集光レンズと光学手段とをこの順で配置し、
観察者に立体画像を提供する立体画像表示装置であって、
前記バックライトは、前記偏光光源の列を垂直方向に複数列配置するとともに、垂直方向に隣接する前記偏光光源の列の間では、垂直方向に隣接する前記偏光光源間で放射光の偏光方向が互いに異なるように構成されており、
前記集光レンズは、前記バックライトからの光を前記観察者に向けて集光する光にするよう構成されたものであり、
前記液晶ディスプレイは、前記液晶パネルの連設された複数の前記水平ラインからなる第一画像形成領域と第二画像形成領域とを交互に配置して有し、前記第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するよう構成され、
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、
（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行うか、
または、
（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
前記光学手段は、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とは、いずれか一方が１／２波長板を形成するか、両方が遅相軸が互い４５度異なる１／２波長板を形成するか、または両方が遅相軸が互い９０度異なる１／４波長板を形成するによう構成されたものであることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
前記バックライトは、前記偏光光源の列毎に点灯制御されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記バックライトは、前記偏光光源毎に点灯制御されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記バックライトの前記偏光光源の列は、４つ以上の前記偏光光源からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記バックライトは、前記偏光光源の列を、上下方向に４列以上配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記バックライトは、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて、全体の点灯状態が制御されるよう構成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
前記バックライトの前記偏光光源は、ＬＥＤと偏光板とを用いて構成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
前記光学手段の前記第一偏光領域と第二偏光領域との境界の少なくとも一部には、遮光部が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた５本から１５本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１３】
前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１２に記載の立体画像表示装置。
【請求項１】
画素を水平方向に配列してなる水平ラインを垂直方向に複数並べて構成された液晶パネルおよび前記液晶パネルを挟持する一対の偏光板を有する液晶ディスプレイと、
偏光を放射する複数の偏光光源を、左右に隣接する前記偏光光源の間で放射光の偏光方向が互いに異なるよう、水平方向に配列してなる偏光光源の列を備えたバックライトとを有し、
前記液晶ディスプレイと前記バックライトとの間に集光レンズと光学手段とをこの順で配置し、
観察者に立体画像を提供する立体画像表示装置であって、
前記バックライトは、前記偏光光源の列を垂直方向に複数列配置するとともに、垂直方向に隣接する前記偏光光源の列の間では、垂直方向に隣接する前記偏光光源間で放射光の偏光方向が互いに異なるように構成されており、
前記集光レンズは、前記バックライトからの光を前記観察者に向けて集光する光にするよう構成されたものであり、
前記液晶ディスプレイは、前記液晶パネルの連設された複数の前記水平ラインからなる第一画像形成領域と第二画像形成領域とを交互に配置して有し、前記第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するよう構成され、
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、
（１）フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行うか、
または、
（２）（１）以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うよう構成されており、
前記光学手段は、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とは、いずれか一方が１／２波長板を形成するか、両方が遅相軸が互い４５度異なる１／２波長板を形成するか、または両方が遅相軸が互い９０度異なる１／４波長板を形成するによう構成されたものであることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
前記バックライトは、前記偏光光源の列毎に点灯制御されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記バックライトは、前記偏光光源毎に点灯制御されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記バックライトの前記偏光光源の列は、４つ以上の前記偏光光源からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記バックライトは、前記偏光光源の列を、上下方向に４列以上配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記バックライトは、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて、全体の点灯状態が制御されるよう構成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
前記バックライトの前記偏光光源は、ＬＥＤと偏光板とを用いて構成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
前記光学手段の前記第一偏光領域と第二偏光領域との境界の少なくとも一部には、遮光部が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた５本から１５本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１３】
前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１２に記載の立体画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０３１１１（Ｐ２０１２−２０３１１１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６１５９（Ｐ２０１１−６６１５９）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００１５５６９８）株式会社有沢製作所 (117)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００１５５６９８）株式会社有沢製作所 (117)
【Ｆターム（参考）】
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