立体画像表示装置
【課題】簡易な構成でありながら、シャッタメガネが表示面に対して傾いた場合の色変化を抑制することができるようにする。
【解決手段】表示部１１に表示される画像の表示状態に応じて、左眼用シャッタ２Ｌおよび右眼用シャッタ２Ｒを開閉させるシャッタメガネ２と、表示部１１の表示面側に配置された表示側偏光板１２とを備える。左眼用シャッタ２Ｌおよび右眼用シャッタ２Ｒはそれぞれ、液晶セル２０と、液晶セル２０の表示部側に配置された位相差板２２と、液晶セル２０の位相差板２２が設けられた側とは反対側に配置された第１のメガネ側偏光板２１とを有する。表示側偏光板１２の偏光軸と第１のメガネ側偏光板２１の偏光軸とを互いに直交させ、かつ、表示側偏光板１２の偏光軸と位相差板２２の位相差軸とを互いに平行または直交させる。
【解決手段】表示部１１に表示される画像の表示状態に応じて、左眼用シャッタ２Ｌおよび右眼用シャッタ２Ｒを開閉させるシャッタメガネ２と、表示部１１の表示面側に配置された表示側偏光板１２とを備える。左眼用シャッタ２Ｌおよび右眼用シャッタ２Ｒはそれぞれ、液晶セル２０と、液晶セル２０の表示部側に配置された位相差板２２と、液晶セル２０の位相差板２２が設けられた側とは反対側に配置された第１のメガネ側偏光板２１とを有する。表示側偏光板１２の偏光軸と第１のメガネ側偏光板２１の偏光軸とを互いに直交させ、かつ、表示側偏光板１２の偏光軸と位相差板２２の位相差軸とを互いに平行または直交させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャッタメガネを用いて立体表示を行う立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶シャッタを利用した立体視用の特殊なシャッタメガネを装着させて観察者の両眼に視差のある別々の画像を見せることで、立体視を実現するメガネ式の立体画像表示装置が知られている（特許文献１，２参照）。立体視を実現するためには、左眼と右眼とに異なる視差画像を見せる必要があるため、左眼用画像と右眼用画像との２つの視差画像が必要となる。
【０００３】
図１７は、従来のメガネ式の立体画像表示装置の一般的な構成例を示している。この立体表示装置は、画像を表示する表示装置１０１と、表示装置１０１を観察するための液晶シャッタ方式のシャッタメガネ１０２とを備えている。表示装置１０１は、液晶表示装置やＣＲＴ（陰極線管）等の２次元表示パネルからなる表示部１１１と、表示部１１１の表示面１１１Ａ側に設けられた表示側偏光板１１２とを有している。シャッタメガネ１０２は、観察者の左眼３Ｌ側に配置される左眼用シャッタ１０２Ｌと、観察者の右眼３Ｒ側に配置される右眼用シャッタ１０２Ｒとを有している。左眼用シャッタ１０２Ｌは、例えばＴＮ（ツイストネマティック）型の液晶セル１２０と、液晶セル１２０の観察者側に配置された第１のメガネ側偏光板１２１と、液晶セル１２０の表示部１１１側に配置された第２のメガネ側偏光板１２２とからなる。右眼用シャッタ１０２Ｒの構成も左眼用シャッタ１０２Ｌと同様である。この立体画像表示装置では、表示装置１０１に時分割で左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示する。その表示タイミングに同期させてシャッタメガネ１０２の左眼用シャッタ１０２Ｌと右眼用シャッタ１０２Ｒとを交互にオン／オフ（開／閉）制御することで、観察者に対して左眼３Ｌ側では左眼用画像のみを認識させ、右眼３Ｒ側では右眼用画像のみを認識させることで、立体視を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−３２７９６１号公報
【特許文献２】特開２００２−８２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、メガネ式の立体画像表示装置において、シャッタメガネ１０２には、表示装置１０１からの映像の光だけでなく、視聴環境によっては外部照明の光も入射される。この外部照明の点滅周波数とシャッタメガネ１０２の開閉周波数とが特定の関係にあるときに干渉し、フリッカ（ちらつき）が発生する問題がある。これは、観察者にとっては非常に不快であり、視覚疲労の原因となる。
【０００６】
このような外部照明との干渉によるフリッカ対策として、特許文献１，２には、図１８に示したように、シャッタメガネ１０２Ａにおいて、表示部１１１側に配置された第２のメガネ側偏光板１２２を省いた構成のものが考えられている。または、第２のメガネ側偏光板１２２に代えて極低偏光度の偏光板を採用することも考えられる。図１８の構成では、外部照明の光に対してはシャッタメガネ１０２Ａはシャッタとして機能せず、表示側偏光板１１２を介して出射される表示装置１０１からの映像の光に対してのみシャッタとして機能することで、フリッカが防止される。しかしながら、図１８の構成では、観察者が顔を左右方向に傾けた際、すなわちシャッタメガネが表示面１１１Ａに対して左右方向に傾いた際に、観察者が顔を正面に向け、両眼を水平方向に置いている場合の観察状態に対して、観察画像に大きな色変化が生じてしまう問題がある。さらに、その色変化は、傾ける方向が例えば左方向と右方向とで別々に非対称に色づくような状態となり、観察者にとって不自然な画像表示となってしまう。
【０００７】
このような色変化を防止するために、例えば特許文献２に記載されているような円偏光板（１／４波長板）を用いることが考えられる。すなわち、図１９に示したように、表示装置１０１において、表示側偏光板１１２の表面に１／４波長板１１３を配置すると共に、シャッタメガネ１０２Ｂにおいて、液晶セル１２０の表示部１１１側に１／４波長板１２３を配置する。各部における偏光軸と位相差軸との関係は、例えば図２０に示したような配置とする。
【０００８】
図２０に示したように、表示側偏光板１１２の偏光軸１４１と、第１のメガネ側偏光板１２１の偏光軸１４４は互いに直交する状態とする（互いの吸収軸同士または透過軸同士を直交する状態とする）。また、表示側の１／４波長板１１３の位相差軸１４２は表示側偏光板１１２の偏光軸１４１に対して４５°傾いた状態とし、表示側の１／４波長板１１３の位相差軸１４２とメガネ側の１／４波長板１４３は、互いに直交する状態とする（互いの遅相軸同士または進相軸同士を直交する状態とする）。具体的には例えば水平方向を０°とすると、表示側偏光板１１２の偏光軸１４１の方向を９０°、第１のメガネ側偏光板１２１の偏光軸１４４の方向を０°とし、表示側の１／４波長板１１３の位相差軸１４２の方向を１３５°、メガネ側の１／４波長板１４３の位相差軸１４２の方向を４５°とする。このような配置では、表示側偏光板１１２から出射された直線偏光の光が表示側の１／４波長板１１３によって円偏光とされ、さらにメガネ側の１／４波長板１４３によって、再び直線偏光に戻されて液晶セル１２０に入射させることで、シャッタメガネ１０２Ｂを表示装置１０１からの映像の光に対してシャッタとして機能させることができる。しかしながら、このような構成では、表示装置１０１側に１／４波長板１１３を配置する必要があるため、大面積の波長板が必要となり、コストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な構成でありながら、シャッタメガネが表示面に対して傾いた場合の色変化を抑制することができる立体画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による立体画像表示装置は、左眼用画像と右眼用画像とを時分割で交互に表示する表示部と、表示部の表示面側に配置された表示側偏光板と、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを有し、表示部に表示される画像の表示状態に応じて、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを開閉させるシャッタメガネとを備えているものである。また、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタはそれぞれ、液晶セルと、液晶セルの表示部側に配置された位相差板と、液晶セルの位相差板が設けられた側とは反対側に配置された第１のメガネ側偏光板とを有し、表示側偏光板の偏光軸と第１のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに直交し、かつ、表示側偏光板の偏光軸と位相差板の位相差軸とが互いに平行または直交するようにしたものである。
【００１１】
本発明の立体画像表示装置では、表示側偏光板の偏光軸と第１のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに直交し、かつ、表示側偏光板の偏光軸と位相差板の位相差軸とが互いに平行または直交していることで、シャッタメガネが表示面に対して傾いた状態となる場合にのみ、位相差板による作用が生じ、色変化が抑制されるような光学補償がなされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の立体画像表示装置によれば、表示部の表示面側に表示側偏光板を配置すると共に、シャッタメガネ側に位相差板を配置し、表示側偏光板の偏光軸と位相差板の位相差軸とを互いに平行または直交させるようにしたので、シャッタメガネが表示面に対して傾いた状態となる場合にのみ、位相差板による作用を生じさせることができる。これにより、シャッタメガネが表示面に対して傾いていない状態での通常の表示特性を保ちつつ、シャッタメガネが表示面に対して傾いた場合の色変化を抑制することができる。また、位相差板をシャッタメガネに設けるようにしたので、表示部に設ける場合に比べて小面積で済み、構成も簡易で低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る立体画像表示装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸および位相差軸の第１の組み合わせ例を示す説明図である。
【図３】図１に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸および位相差軸の第２の組み合わせ例を示す説明図である。
【図４】図１に示した立体画像表示装置の第１の具体的な構成例を示す構成図である。
【図５】図１に示した立体画像表示装置の第２の具体的な構成例を示す構成図である。
【図６】図４および図５に示した具体的な構成例の色ずれ特性を示す特性図である。
【図７】図４および図５に示した具体的な構成例のコントラスト特性を示す説明図である。
【図８】図４および図５に示した具体的な構成例における位相差板の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示す特性図である。
【図９】図１に示した立体画像表示装置の第３の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１０】図９に示した具体的な構成例でのシャッタメガネの駆動波形の一例を示す波形図である。
【図１１】図１に示した立体画像表示装置の第４の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１２】図１に示した立体画像表示装置の第５の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１３】図１１および図１２に示した具体的な構成例における位相差板の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示す特性図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る立体画像表示装置の一構成例を示す断面図である。
【図１５】図１４に示した立体画像表示装置の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１６】図４に示した具体的な構成例の色ずれ特性を示す特性図である。
【図１７】従来の立体画像表示装置の第１の構成例を示す断面図である。
【図１８】従来の立体画像表示装置の第２の構成例を示す断面図である。
【図１９】従来の立体画像表示装置の第３の構成例を示す断面図である。
【図２０】図１９に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸と位相差軸との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
［全体構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る立体画像表示装置の全体構成例を示している。この立体画像表示装置は、画像を表示する表示装置１と、表示装置１を観察するための液晶シャッタ方式のシャッタメガネ２とを備えている。表示装置１は、液晶表示装置やＣＲＴ（陰極線管）等の２次元表示パネルからなる表示部１１と、表示部１１の表示面１１Ａ側に設けられた表示側偏光板１２とを有している。なお、液晶表示装置の場合、通常、出射側には偏光板が設けられている。このため、液晶表示装置の場合には、表示側偏光板１２は液晶表示装置自体に設けられている偏光板を用いて構わない。
【００１６】
シャッタメガネ２は、観察者の左眼３Ｌ側に配置される左眼用シャッタ２Ｌと、観察者の右眼３Ｒ側に配置される右眼用シャッタ２Ｒとを有している。左眼用シャッタ２Ｌは、例えばＴＮ（Twisted Nematic）型またはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型の液晶セル２０と、液晶セル２０の表示部１１側に配置された位相差板２２と、液晶セル２０の位相差板２２が設けられた側とは反対側（観察者側）に配置されたメガネ側偏光板２１とからなる。右眼用シャッタ２Ｒの構成も左眼用シャッタ２Ｌと同様である。
【００１７】
この立体画像表示装置では、表示装置１の表示部１１に時分割で左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示する。シャッタメガネ２では、表示部１１に表示される画像の表示状態に応じて、すなわち、左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示するタイミングに同期させて左眼用シャッタ２Ｌと右眼用シャッタ２Ｒとを交互にオン／オフ（開／閉）制御する。これにより、観察者に対して左眼３Ｌ側では左眼用画像のみを認識させ、右眼３Ｒ側では右眼用画像のみを認識させることで、立体視を実現する。
【００１８】
［各部の偏光軸および位相差軸の関係］
シャッタメガネ２の液晶セル２０は、液晶分子のもっている屈折率異方性によって、入射光に位相差を生じさせ、偏光状態を回転させる役割を担っている。液晶セル２０が例えばＴＮ型であれば、シャッタをオン（開状態）にした場合には、表示側偏光板１２を介して出射された直線偏光の光の偏光状態が、理想的には偏光方向がほぼ９０°回転するように液晶層が働くが、顔を傾けると、液晶層によって生じる光の位相のずれが最適値からずれる。さらに右に傾いた時、左に傾いた時とでそのずれが異なる。本実施の形態では、このずれを補償するように、位相差板２２を例えば図２または図３に示したように配置させている。位相差板２２の最適な位相差値（リタデーション）は、後述するように周期的に現れるが、６００ｎｍを超えるようなリタデーションフィルムは作りにくく、またリタデーションの値も安定しないので、それ以下が好ましい。
【００１９】
図２および図３は、図１に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸と位相差軸との関係を示している。図２に示した第１の組み合わせ例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１とメガネ側偏光板２１の偏光軸４３とを互いに直交する状態としている（互いの吸収軸同士または透過軸同士を直交する状態としている）。また、表示側偏光板１２の偏光軸４１と位相差板２２の位相差軸４２（遅相軸または進相軸）とが互いに平行となるようにしている（例えば表示側偏光板１２の吸収軸と位相差板２２の遅相軸とが互いに平行となるようにしている）。具体的には例えば水平方向を０°とすると、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を９０°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を０°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を９０°とする。ただし、各部における偏光軸と位相差軸との相対的な軸方向の関係が図２と同様であれば良く、軸角度は０°や９０°に限定されるものではない。
【００２０】
図３に示した第２の組み合わせ例では、図２の第１の組み合わせ例と同様に、表示側偏光板１２の偏光軸４１とメガネ側偏光板２１の偏光軸４３とを互いに直交する状態としている（互いの吸収軸同士または透過軸同士を直交する状態としている）。一方、表示側偏光板１２の偏光軸４１と位相差板２２の位相差軸４２（遅相軸または進相軸）とが互いに直交するようにしている（例えば表示側偏光板１２の吸収軸と位相差板２２の遅相軸とが互いに直交するようにしている）。具体的には例えば水平方向を０°とすると、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を９０°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を０°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を０°とする。ただし、各部における偏光軸と位相差軸との相対的な軸方向の関係が図３と同様であれば良く、軸角度は０°や９０°に限定されるものではない。
【００２１】
図２または図３に示したように配置することで、シャッタメガネ２が表示面１１Ａに対して傾いた状態となる場合にのみ、位相差板２２による作用を生じさせることができる。これにより、シャッタメガネ２が表示面１１Ａに対して傾いていない状態での通常の表示特性を保ちつつ、シャッタメガネ２が表示面１１Ａに対して傾いた場合の色変化を抑制することができる。また、位相差板２２をシャッタメガネ２に設けるようにしたので、表示部１１に設ける場合に比べて小面積で済み、構成も簡易で低コストである。
【００２２】
［具体的な構成例とその特性］
以下、図２または図３に示した配置に対応する具体的な構成例とその特性について説明する。以下では、水平方向を０°として説明する。また、表示側偏光板１２の偏光軸４１とメガネ側偏光板２１の偏光軸４３は吸収軸、位相差板２２の位相差軸４２は遅相軸とする。
【００２３】
（第１の具体的な構成例）
図４（Ａ），（Ｂ）は、第１の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この第１の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を１３５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を４５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を１３５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は平行となっている。
【００２４】
（第２の具体的な構成例）
図５（Ａ），（Ｂ）は、第２の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図３に対応している。この第２の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を４５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を１３５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を１３５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例と同様に、平行となっている。
【００２５】
図６は、図４の第１の具体的な構成例での色ずれ特性をｘｙ色度図で示している。なお、図５の第２の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図６には比較例として、位相差板２２を省いた構成（図１８参照）での特性も同時に示す。図６は、図４に示した配置でシャッタをオン（開状態）にして、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる光源からの光を観察した場合の特性を示している。シャッタメガネ２が表示装置１の表示面１１Ａに対して傾いた状態に相当する場合の特性を調べるため、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°〜正面（０°）〜３０°と傾けた場合の特性を計算した。また、位相差板２２の位相差値（リタデーション）による違いを調べるため、位相差値を６３ｎｍ、７０ｎｍ、７７ｎｍ、８４ｎｍと変えた場合の特性を計算した。位相差値は５５０ｎｍの波長に対するものである。図６の結果から分かるように、位相差板２２を省いた構成では、傾き角に応じて、観察される色が大きく変化している。これに比べて位相差板２２を配置した場合には、色の変化が小さくなっている。図６の結果では、相差板２２の位相差値が７０ｎｍのときに最も色変化が小さくなっている。
【００２６】
図７は、図４の第１の具体的な構成例でのコントラスト特性を示している。なお、図５の第２の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図７には比較例として、位相差板２２を省いた構成（図１８参照）での特性も同時に示す。図６と同様に、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°〜正面（０°）〜３０°と傾けた場合の特性を計算した。図７の結果から、位相差板２２を設けたことによるコントラストの劣化は生じていないことが分かる。
【００２７】
図８は、図４の第１の具体的な構成例における位相差板２２の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示している。なお、図５の第２の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図８には、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°傾けた場合と３０°傾けた場合の特性を示す。図８から、位相差板２２の位相差値に応じて色ずれ量は周期的に変化することが分かる。図８において点線で囲んだように、位相差値が７０ｎｍ付近、２８０ｎｍ付近等で色ずれ量が小さくなる。図８の結果から、図４の第１の具体的な構成例または図５の第２の具体的な構成例の場合には、位相差板２２は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たすことが好ましい。
Ｒ＝７０＋２１０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式１）
【００２８】
（第３の具体的な構成例）
図９（Ａ），（Ｂ）は、第３の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この第３の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１と、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３と、位相差板２２の位相差軸４２との関係は、図４の第１の具体的な構成例と同様である。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーで、位相差値は７０ｎｍである。液晶セル２０はツイスト角が２７０°のＳＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３、セルギャップは４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例と同様に、平行となっている。
【００２９】
図１０は、図９の第３の具体的な構成例でのシャッタメガネ２（液晶セル２０）の駆動波形を示している。図１０に示した駆動条件において、図４の第１の具体的な構成例と同様の特性を得ることができた。
【００３０】
（第４の具体的な構成例）
図１１（Ａ），（Ｂ）は、第４の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図３に対応している。この第４の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を１３５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を４５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を４５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例とは異なり、互いに直交している。
【００３１】
（第５の具体的な構成例）
図１２（Ａ），（Ｂ）は、第５の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この第５の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を４５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を１３５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を４５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例とは異なり、互いに直交している。
【００３２】
図１３は、図１１の第４の具体的な構成例における位相差板２２の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示している。なお、図１４の第５の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図１３には、図８の場合と同様に、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°傾けた場合と３０°傾けた場合の特性を示す。図１３から、位相差板２２の位相差値に応じて色ずれ量は周期的に変化することが分かる。図１３から、位相差値が１５０ｎｍ付近、４００ｎｍ付近等で色ずれ量が小さくなることが分かる。図１３の結果から、図１１の第４の具体的な構成例または図１２の第５の具体的な構成例の場合には、位相差板２２は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たすことが好ましい。
Ｒ＝１５０＋２５０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式２）
【００３３】
図８および図１３の結果から、位相差板２２の最適な位相差値は、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向との関係に応じて決まることが分かる。すなわち、図４の第１の具体的な構成例または図５の第２の具体的な構成例のように、位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向が平行である場合には、上記（式１）の位相差値を用いることが好ましい。また、図１１の第４の具体的な構成例または図１２の第５の具体的な構成例のように、位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向が直交する場合には、上記（式２）の位相差値を用いることが好ましい。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る立体画像表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３５】
図１４は、本実施の形態に係る立体画像表示装置の全体構成例を示している。この立体画像表示装置は、上記第１の実施の形態に係る立体画像表示装置（図１）に対して、低偏光度偏光板２３をさらに備えている。低偏光度偏光板２３は、シャッタメガネ２Ａの左眼用シャッタ２Ｌおよび右眼用シャッタ２Ｒのそれぞれにおいて、位相差板２２の前側（表示側偏光板１２と位相差板２２との間）に配置されている。本実施の形態において、メガネ側偏光板２１は、本発明における「第１のメガネ側偏光板」、低偏光度偏光板２３は「第２のメガネ側偏光板」に相当する。
【００３６】
低偏光度偏光板２３は、図１５（Ｂ）に一例を示したように、表示側偏光板１２の偏光軸４１と低偏光度偏光板２３の偏光軸４４とが互いに平行となるように配置されている。また、低偏光度偏光板２３の偏光度は５０％以下とされている。ここで、偏光度は、以下のように定義されるものである。
（偏光度）＝（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１＋Ｐ２）
ただし、Ｐ１は、２枚の偏光板を互いの偏光軸を平行配置した場合の透過率。Ｐ２は、２枚の偏光板を互いの偏光軸を直交配置した場合の透過率。
【００３７】
図１５（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る立体画像表示装置の具体的な構成例を示している。低偏光度偏光板２３以外の各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１と、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３と、位相差板２２の位相差軸４２との関係は、上記第１の実施の形態における図４の第１の具体的な構成例と同様である。液晶セル２０の構成も、図４の第１の具体的な構成例と同様である。低偏光度偏光板２３の偏光軸４４（吸収軸）は、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向と同様に１３５°となっている。低偏光度偏光板２３の偏光度は３３％である。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーで、５５０ｎｍの波長に対する位相差値は７０ｎｍである。
【００３８】
図１６は、図１５の具体的な構成例での色ずれ特性をｘｙ色度図で示している。なお、図１６には比較例として、位相差板２２を省いた構成（図１８参照）での特性も同時に示す。図１６は、図１５に示した配置でシャッタをオン（開状態）にして、白色ＬＥＤからなる光源からの光を観察した場合の特性を示している。シャッタメガネ２Ａが表示装置１の表示面１１Ａに対して傾いた状態に相当する場合の特性を調べるため、図６の場合と同様に、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°〜正面（０°）〜３０°と傾けた場合の特性を計算した。また、位相差板２２の位相差値（リタデーション）は上記したように７０ｎｍである。図１６の結果から分かるように、位相差板２２を省いた構成では、傾き角に応じて、観察される色が大きく変化している。これに比べて位相差板２２を配置した場合には、色の変化が小さくなっている。
【００３９】
なお、図示を省略するが、表示側偏光板１２の偏光軸４１と位相差板２２の位相差軸４２とが互いに直交するような配置（図３や図５等参照）において、低偏光度偏光板２３を位相差板２２の前側に配置した構成にすることも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…表示装置、２，２Ａ…シャッタメガネ、２Ｌ…左眼用シャッタ、２Ｒ…右眼用シャッタ、３Ｌ…左眼、３Ｒ…右眼、１１…表示部、１１Ａ…表示面、１２…表示側偏光板、２０…液晶セル、２１…メガネ側偏光板（第１のメガネ側偏光板）、２２…位相差板、２２…低偏光度偏光板（第２のメガネ側偏光板）、４１，４３，４４…偏光軸、４２…位相差軸、１０１…表示装置、１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ…シャッタメガネ、１０２Ｌ…左眼用シャッタ、１０２Ｒ…右眼用シャッタ、１１１…表示部、１１１Ａ…表示面、１１２…表示側偏光板、１１３…１／４波長板、１２０…液晶セル、１２１…第１のメガネ側偏光板、１２２…第２のメガネ側偏光板、１２３…１／４波長板、１４１，１４４…偏光軸、１４２，１４３…位相差軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャッタメガネを用いて立体表示を行う立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶シャッタを利用した立体視用の特殊なシャッタメガネを装着させて観察者の両眼に視差のある別々の画像を見せることで、立体視を実現するメガネ式の立体画像表示装置が知られている（特許文献１，２参照）。立体視を実現するためには、左眼と右眼とに異なる視差画像を見せる必要があるため、左眼用画像と右眼用画像との２つの視差画像が必要となる。
【０００３】
図１７は、従来のメガネ式の立体画像表示装置の一般的な構成例を示している。この立体表示装置は、画像を表示する表示装置１０１と、表示装置１０１を観察するための液晶シャッタ方式のシャッタメガネ１０２とを備えている。表示装置１０１は、液晶表示装置やＣＲＴ（陰極線管）等の２次元表示パネルからなる表示部１１１と、表示部１１１の表示面１１１Ａ側に設けられた表示側偏光板１１２とを有している。シャッタメガネ１０２は、観察者の左眼３Ｌ側に配置される左眼用シャッタ１０２Ｌと、観察者の右眼３Ｒ側に配置される右眼用シャッタ１０２Ｒとを有している。左眼用シャッタ１０２Ｌは、例えばＴＮ（ツイストネマティック）型の液晶セル１２０と、液晶セル１２０の観察者側に配置された第１のメガネ側偏光板１２１と、液晶セル１２０の表示部１１１側に配置された第２のメガネ側偏光板１２２とからなる。右眼用シャッタ１０２Ｒの構成も左眼用シャッタ１０２Ｌと同様である。この立体画像表示装置では、表示装置１０１に時分割で左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示する。その表示タイミングに同期させてシャッタメガネ１０２の左眼用シャッタ１０２Ｌと右眼用シャッタ１０２Ｒとを交互にオン／オフ（開／閉）制御することで、観察者に対して左眼３Ｌ側では左眼用画像のみを認識させ、右眼３Ｒ側では右眼用画像のみを認識させることで、立体視を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−３２７９６１号公報
【特許文献２】特開２００２−８２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、メガネ式の立体画像表示装置において、シャッタメガネ１０２には、表示装置１０１からの映像の光だけでなく、視聴環境によっては外部照明の光も入射される。この外部照明の点滅周波数とシャッタメガネ１０２の開閉周波数とが特定の関係にあるときに干渉し、フリッカ（ちらつき）が発生する問題がある。これは、観察者にとっては非常に不快であり、視覚疲労の原因となる。
【０００６】
このような外部照明との干渉によるフリッカ対策として、特許文献１，２には、図１８に示したように、シャッタメガネ１０２Ａにおいて、表示部１１１側に配置された第２のメガネ側偏光板１２２を省いた構成のものが考えられている。または、第２のメガネ側偏光板１２２に代えて極低偏光度の偏光板を採用することも考えられる。図１８の構成では、外部照明の光に対してはシャッタメガネ１０２Ａはシャッタとして機能せず、表示側偏光板１１２を介して出射される表示装置１０１からの映像の光に対してのみシャッタとして機能することで、フリッカが防止される。しかしながら、図１８の構成では、観察者が顔を左右方向に傾けた際、すなわちシャッタメガネが表示面１１１Ａに対して左右方向に傾いた際に、観察者が顔を正面に向け、両眼を水平方向に置いている場合の観察状態に対して、観察画像に大きな色変化が生じてしまう問題がある。さらに、その色変化は、傾ける方向が例えば左方向と右方向とで別々に非対称に色づくような状態となり、観察者にとって不自然な画像表示となってしまう。
【０００７】
このような色変化を防止するために、例えば特許文献２に記載されているような円偏光板（１／４波長板）を用いることが考えられる。すなわち、図１９に示したように、表示装置１０１において、表示側偏光板１１２の表面に１／４波長板１１３を配置すると共に、シャッタメガネ１０２Ｂにおいて、液晶セル１２０の表示部１１１側に１／４波長板１２３を配置する。各部における偏光軸と位相差軸との関係は、例えば図２０に示したような配置とする。
【０００８】
図２０に示したように、表示側偏光板１１２の偏光軸１４１と、第１のメガネ側偏光板１２１の偏光軸１４４は互いに直交する状態とする（互いの吸収軸同士または透過軸同士を直交する状態とする）。また、表示側の１／４波長板１１３の位相差軸１４２は表示側偏光板１１２の偏光軸１４１に対して４５°傾いた状態とし、表示側の１／４波長板１１３の位相差軸１４２とメガネ側の１／４波長板１４３は、互いに直交する状態とする（互いの遅相軸同士または進相軸同士を直交する状態とする）。具体的には例えば水平方向を０°とすると、表示側偏光板１１２の偏光軸１４１の方向を９０°、第１のメガネ側偏光板１２１の偏光軸１４４の方向を０°とし、表示側の１／４波長板１１３の位相差軸１４２の方向を１３５°、メガネ側の１／４波長板１４３の位相差軸１４２の方向を４５°とする。このような配置では、表示側偏光板１１２から出射された直線偏光の光が表示側の１／４波長板１１３によって円偏光とされ、さらにメガネ側の１／４波長板１４３によって、再び直線偏光に戻されて液晶セル１２０に入射させることで、シャッタメガネ１０２Ｂを表示装置１０１からの映像の光に対してシャッタとして機能させることができる。しかしながら、このような構成では、表示装置１０１側に１／４波長板１１３を配置する必要があるため、大面積の波長板が必要となり、コストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な構成でありながら、シャッタメガネが表示面に対して傾いた場合の色変化を抑制することができる立体画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による立体画像表示装置は、左眼用画像と右眼用画像とを時分割で交互に表示する表示部と、表示部の表示面側に配置された表示側偏光板と、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを有し、表示部に表示される画像の表示状態に応じて、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを開閉させるシャッタメガネとを備えているものである。また、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタはそれぞれ、液晶セルと、液晶セルの表示部側に配置された位相差板と、液晶セルの位相差板が設けられた側とは反対側に配置された第１のメガネ側偏光板とを有し、表示側偏光板の偏光軸と第１のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに直交し、かつ、表示側偏光板の偏光軸と位相差板の位相差軸とが互いに平行または直交するようにしたものである。
【００１１】
本発明の立体画像表示装置では、表示側偏光板の偏光軸と第１のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに直交し、かつ、表示側偏光板の偏光軸と位相差板の位相差軸とが互いに平行または直交していることで、シャッタメガネが表示面に対して傾いた状態となる場合にのみ、位相差板による作用が生じ、色変化が抑制されるような光学補償がなされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の立体画像表示装置によれば、表示部の表示面側に表示側偏光板を配置すると共に、シャッタメガネ側に位相差板を配置し、表示側偏光板の偏光軸と位相差板の位相差軸とを互いに平行または直交させるようにしたので、シャッタメガネが表示面に対して傾いた状態となる場合にのみ、位相差板による作用を生じさせることができる。これにより、シャッタメガネが表示面に対して傾いていない状態での通常の表示特性を保ちつつ、シャッタメガネが表示面に対して傾いた場合の色変化を抑制することができる。また、位相差板をシャッタメガネに設けるようにしたので、表示部に設ける場合に比べて小面積で済み、構成も簡易で低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る立体画像表示装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸および位相差軸の第１の組み合わせ例を示す説明図である。
【図３】図１に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸および位相差軸の第２の組み合わせ例を示す説明図である。
【図４】図１に示した立体画像表示装置の第１の具体的な構成例を示す構成図である。
【図５】図１に示した立体画像表示装置の第２の具体的な構成例を示す構成図である。
【図６】図４および図５に示した具体的な構成例の色ずれ特性を示す特性図である。
【図７】図４および図５に示した具体的な構成例のコントラスト特性を示す説明図である。
【図８】図４および図５に示した具体的な構成例における位相差板の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示す特性図である。
【図９】図１に示した立体画像表示装置の第３の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１０】図９に示した具体的な構成例でのシャッタメガネの駆動波形の一例を示す波形図である。
【図１１】図１に示した立体画像表示装置の第４の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１２】図１に示した立体画像表示装置の第５の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１３】図１１および図１２に示した具体的な構成例における位相差板の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示す特性図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る立体画像表示装置の一構成例を示す断面図である。
【図１５】図１４に示した立体画像表示装置の具体的な構成例を示す構成図である。
【図１６】図４に示した具体的な構成例の色ずれ特性を示す特性図である。
【図１７】従来の立体画像表示装置の第１の構成例を示す断面図である。
【図１８】従来の立体画像表示装置の第２の構成例を示す断面図である。
【図１９】従来の立体画像表示装置の第３の構成例を示す断面図である。
【図２０】図１９に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸と位相差軸との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
［全体構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る立体画像表示装置の全体構成例を示している。この立体画像表示装置は、画像を表示する表示装置１と、表示装置１を観察するための液晶シャッタ方式のシャッタメガネ２とを備えている。表示装置１は、液晶表示装置やＣＲＴ（陰極線管）等の２次元表示パネルからなる表示部１１と、表示部１１の表示面１１Ａ側に設けられた表示側偏光板１２とを有している。なお、液晶表示装置の場合、通常、出射側には偏光板が設けられている。このため、液晶表示装置の場合には、表示側偏光板１２は液晶表示装置自体に設けられている偏光板を用いて構わない。
【００１６】
シャッタメガネ２は、観察者の左眼３Ｌ側に配置される左眼用シャッタ２Ｌと、観察者の右眼３Ｒ側に配置される右眼用シャッタ２Ｒとを有している。左眼用シャッタ２Ｌは、例えばＴＮ（Twisted Nematic）型またはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型の液晶セル２０と、液晶セル２０の表示部１１側に配置された位相差板２２と、液晶セル２０の位相差板２２が設けられた側とは反対側（観察者側）に配置されたメガネ側偏光板２１とからなる。右眼用シャッタ２Ｒの構成も左眼用シャッタ２Ｌと同様である。
【００１７】
この立体画像表示装置では、表示装置１の表示部１１に時分割で左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示する。シャッタメガネ２では、表示部１１に表示される画像の表示状態に応じて、すなわち、左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示するタイミングに同期させて左眼用シャッタ２Ｌと右眼用シャッタ２Ｒとを交互にオン／オフ（開／閉）制御する。これにより、観察者に対して左眼３Ｌ側では左眼用画像のみを認識させ、右眼３Ｒ側では右眼用画像のみを認識させることで、立体視を実現する。
【００１８】
［各部の偏光軸および位相差軸の関係］
シャッタメガネ２の液晶セル２０は、液晶分子のもっている屈折率異方性によって、入射光に位相差を生じさせ、偏光状態を回転させる役割を担っている。液晶セル２０が例えばＴＮ型であれば、シャッタをオン（開状態）にした場合には、表示側偏光板１２を介して出射された直線偏光の光の偏光状態が、理想的には偏光方向がほぼ９０°回転するように液晶層が働くが、顔を傾けると、液晶層によって生じる光の位相のずれが最適値からずれる。さらに右に傾いた時、左に傾いた時とでそのずれが異なる。本実施の形態では、このずれを補償するように、位相差板２２を例えば図２または図３に示したように配置させている。位相差板２２の最適な位相差値（リタデーション）は、後述するように周期的に現れるが、６００ｎｍを超えるようなリタデーションフィルムは作りにくく、またリタデーションの値も安定しないので、それ以下が好ましい。
【００１９】
図２および図３は、図１に示した立体画像表示装置の各部における偏光軸と位相差軸との関係を示している。図２に示した第１の組み合わせ例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１とメガネ側偏光板２１の偏光軸４３とを互いに直交する状態としている（互いの吸収軸同士または透過軸同士を直交する状態としている）。また、表示側偏光板１２の偏光軸４１と位相差板２２の位相差軸４２（遅相軸または進相軸）とが互いに平行となるようにしている（例えば表示側偏光板１２の吸収軸と位相差板２２の遅相軸とが互いに平行となるようにしている）。具体的には例えば水平方向を０°とすると、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を９０°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を０°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を９０°とする。ただし、各部における偏光軸と位相差軸との相対的な軸方向の関係が図２と同様であれば良く、軸角度は０°や９０°に限定されるものではない。
【００２０】
図３に示した第２の組み合わせ例では、図２の第１の組み合わせ例と同様に、表示側偏光板１２の偏光軸４１とメガネ側偏光板２１の偏光軸４３とを互いに直交する状態としている（互いの吸収軸同士または透過軸同士を直交する状態としている）。一方、表示側偏光板１２の偏光軸４１と位相差板２２の位相差軸４２（遅相軸または進相軸）とが互いに直交するようにしている（例えば表示側偏光板１２の吸収軸と位相差板２２の遅相軸とが互いに直交するようにしている）。具体的には例えば水平方向を０°とすると、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を９０°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を０°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を０°とする。ただし、各部における偏光軸と位相差軸との相対的な軸方向の関係が図３と同様であれば良く、軸角度は０°や９０°に限定されるものではない。
【００２１】
図２または図３に示したように配置することで、シャッタメガネ２が表示面１１Ａに対して傾いた状態となる場合にのみ、位相差板２２による作用を生じさせることができる。これにより、シャッタメガネ２が表示面１１Ａに対して傾いていない状態での通常の表示特性を保ちつつ、シャッタメガネ２が表示面１１Ａに対して傾いた場合の色変化を抑制することができる。また、位相差板２２をシャッタメガネ２に設けるようにしたので、表示部１１に設ける場合に比べて小面積で済み、構成も簡易で低コストである。
【００２２】
［具体的な構成例とその特性］
以下、図２または図３に示した配置に対応する具体的な構成例とその特性について説明する。以下では、水平方向を０°として説明する。また、表示側偏光板１２の偏光軸４１とメガネ側偏光板２１の偏光軸４３は吸収軸、位相差板２２の位相差軸４２は遅相軸とする。
【００２３】
（第１の具体的な構成例）
図４（Ａ），（Ｂ）は、第１の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この第１の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を１３５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を４５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を１３５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は平行となっている。
【００２４】
（第２の具体的な構成例）
図５（Ａ），（Ｂ）は、第２の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図３に対応している。この第２の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を４５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を１３５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を１３５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例と同様に、平行となっている。
【００２５】
図６は、図４の第１の具体的な構成例での色ずれ特性をｘｙ色度図で示している。なお、図５の第２の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図６には比較例として、位相差板２２を省いた構成（図１８参照）での特性も同時に示す。図６は、図４に示した配置でシャッタをオン（開状態）にして、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる光源からの光を観察した場合の特性を示している。シャッタメガネ２が表示装置１の表示面１１Ａに対して傾いた状態に相当する場合の特性を調べるため、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°〜正面（０°）〜３０°と傾けた場合の特性を計算した。また、位相差板２２の位相差値（リタデーション）による違いを調べるため、位相差値を６３ｎｍ、７０ｎｍ、７７ｎｍ、８４ｎｍと変えた場合の特性を計算した。位相差値は５５０ｎｍの波長に対するものである。図６の結果から分かるように、位相差板２２を省いた構成では、傾き角に応じて、観察される色が大きく変化している。これに比べて位相差板２２を配置した場合には、色の変化が小さくなっている。図６の結果では、相差板２２の位相差値が７０ｎｍのときに最も色変化が小さくなっている。
【００２６】
図７は、図４の第１の具体的な構成例でのコントラスト特性を示している。なお、図５の第２の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図７には比較例として、位相差板２２を省いた構成（図１８参照）での特性も同時に示す。図６と同様に、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°〜正面（０°）〜３０°と傾けた場合の特性を計算した。図７の結果から、位相差板２２を設けたことによるコントラストの劣化は生じていないことが分かる。
【００２７】
図８は、図４の第１の具体的な構成例における位相差板２２の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示している。なお、図５の第２の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図８には、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°傾けた場合と３０°傾けた場合の特性を示す。図８から、位相差板２２の位相差値に応じて色ずれ量は周期的に変化することが分かる。図８において点線で囲んだように、位相差値が７０ｎｍ付近、２８０ｎｍ付近等で色ずれ量が小さくなる。図８の結果から、図４の第１の具体的な構成例または図５の第２の具体的な構成例の場合には、位相差板２２は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たすことが好ましい。
Ｒ＝７０＋２１０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式１）
【００２８】
（第３の具体的な構成例）
図９（Ａ），（Ｂ）は、第３の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この第３の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１と、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３と、位相差板２２の位相差軸４２との関係は、図４の第１の具体的な構成例と同様である。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーで、位相差値は７０ｎｍである。液晶セル２０はツイスト角が２７０°のＳＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３、セルギャップは４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例と同様に、平行となっている。
【００２９】
図１０は、図９の第３の具体的な構成例でのシャッタメガネ２（液晶セル２０）の駆動波形を示している。図１０に示した駆動条件において、図４の第１の具体的な構成例と同様の特性を得ることができた。
【００３０】
（第４の具体的な構成例）
図１１（Ａ），（Ｂ）は、第４の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図３に対応している。この第４の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を１３５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を４５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を４５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例とは異なり、互いに直交している。
【００３１】
（第５の具体的な構成例）
図１２（Ａ），（Ｂ）は、第５の具体的な構成例を示している。各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この第５の具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向を４５°、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３の方向を１３５°とし、位相差板２２の位相差軸４２の方向を４５°としている。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーである。液晶セル２０はＴＮ型であり、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎｅ）と短軸方向の屈折率（ｎｏ）との差（Δｎ）は０．１３６、セルギャップは３．４μｍである。液晶セル２０の（ｔｏｐ）側（位相差板２２が配置された側）の配向方向は１３５°、（ｂｏｔｔｏｍ）側（メガネ側偏光板２１が配置された側）の配向方向は４５°となっている。すなわち、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向は、図４の第１の具体的な構成例とは異なり、互いに直交している。
【００３２】
図１３は、図１１の第４の具体的な構成例における位相差板２２の位相差値（リタデーション）と色ずれ量との関係を示している。なお、図１４の第５の具体的な構成例についても同様の特性が得られる。図１３には、図８の場合と同様に、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°傾けた場合と３０°傾けた場合の特性を示す。図１３から、位相差板２２の位相差値に応じて色ずれ量は周期的に変化することが分かる。図１３から、位相差値が１５０ｎｍ付近、４００ｎｍ付近等で色ずれ量が小さくなることが分かる。図１３の結果から、図１１の第４の具体的な構成例または図１２の第５の具体的な構成例の場合には、位相差板２２は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たすことが好ましい。
Ｒ＝１５０＋２５０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式２）
【００３３】
図８および図１３の結果から、位相差板２２の最適な位相差値は、位相差板２２の位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向との関係に応じて決まることが分かる。すなわち、図４の第１の具体的な構成例または図５の第２の具体的な構成例のように、位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向が平行である場合には、上記（式１）の位相差値を用いることが好ましい。また、図１１の第４の具体的な構成例または図１２の第５の具体的な構成例のように、位相差軸４２の方向と液晶セル２０の（ｔｏｐ）側の配向方向が直交する場合には、上記（式２）の位相差値を用いることが好ましい。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る立体画像表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３５】
図１４は、本実施の形態に係る立体画像表示装置の全体構成例を示している。この立体画像表示装置は、上記第１の実施の形態に係る立体画像表示装置（図１）に対して、低偏光度偏光板２３をさらに備えている。低偏光度偏光板２３は、シャッタメガネ２Ａの左眼用シャッタ２Ｌおよび右眼用シャッタ２Ｒのそれぞれにおいて、位相差板２２の前側（表示側偏光板１２と位相差板２２との間）に配置されている。本実施の形態において、メガネ側偏光板２１は、本発明における「第１のメガネ側偏光板」、低偏光度偏光板２３は「第２のメガネ側偏光板」に相当する。
【００３６】
低偏光度偏光板２３は、図１５（Ｂ）に一例を示したように、表示側偏光板１２の偏光軸４１と低偏光度偏光板２３の偏光軸４４とが互いに平行となるように配置されている。また、低偏光度偏光板２３の偏光度は５０％以下とされている。ここで、偏光度は、以下のように定義されるものである。
（偏光度）＝（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１＋Ｐ２）
ただし、Ｐ１は、２枚の偏光板を互いの偏光軸を平行配置した場合の透過率。Ｐ２は、２枚の偏光板を互いの偏光軸を直交配置した場合の透過率。
【００３７】
図１５（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る立体画像表示装置の具体的な構成例を示している。低偏光度偏光板２３以外の各部の軸方向の相対的な関係は図２に対応している。この具体的な構成例では、表示側偏光板１２の偏光軸４１と、メガネ側偏光板２１の偏光軸４３と、位相差板２２の位相差軸４２との関係は、上記第１の実施の形態における図４の第１の具体的な構成例と同様である。液晶セル２０の構成も、図４の第１の具体的な構成例と同様である。低偏光度偏光板２３の偏光軸４４（吸収軸）は、表示側偏光板１２の偏光軸４１の方向と同様に１３５°となっている。低偏光度偏光板２３の偏光度は３３％である。位相差板２２の素材はシクロオレフィン系ポリマーで、５５０ｎｍの波長に対する位相差値は７０ｎｍである。
【００３８】
図１６は、図１５の具体的な構成例での色ずれ特性をｘｙ色度図で示している。なお、図１６には比較例として、位相差板２２を省いた構成（図１８参照）での特性も同時に示す。図１６は、図１５に示した配置でシャッタをオン（開状態）にして、白色ＬＥＤからなる光源からの光を観察した場合の特性を示している。シャッタメガネ２Ａが表示装置１の表示面１１Ａに対して傾いた状態に相当する場合の特性を調べるため、図６の場合と同様に、表示側偏光板１２を面内で左右方向に−３０°〜正面（０°）〜３０°と傾けた場合の特性を計算した。また、位相差板２２の位相差値（リタデーション）は上記したように７０ｎｍである。図１６の結果から分かるように、位相差板２２を省いた構成では、傾き角に応じて、観察される色が大きく変化している。これに比べて位相差板２２を配置した場合には、色の変化が小さくなっている。
【００３９】
なお、図示を省略するが、表示側偏光板１２の偏光軸４１と位相差板２２の位相差軸４２とが互いに直交するような配置（図３や図５等参照）において、低偏光度偏光板２３を位相差板２２の前側に配置した構成にすることも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…表示装置、２，２Ａ…シャッタメガネ、２Ｌ…左眼用シャッタ、２Ｒ…右眼用シャッタ、３Ｌ…左眼、３Ｒ…右眼、１１…表示部、１１Ａ…表示面、１２…表示側偏光板、２０…液晶セル、２１…メガネ側偏光板（第１のメガネ側偏光板）、２２…位相差板、２２…低偏光度偏光板（第２のメガネ側偏光板）、４１，４３，４４…偏光軸、４２…位相差軸、１０１…表示装置、１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ…シャッタメガネ、１０２Ｌ…左眼用シャッタ、１０２Ｒ…右眼用シャッタ、１１１…表示部、１１１Ａ…表示面、１１２…表示側偏光板、１１３…１／４波長板、１２０…液晶セル、１２１…第１のメガネ側偏光板、１２２…第２のメガネ側偏光板、１２３…１／４波長板、１４１，１４４…偏光軸、１４２，１４３…位相差軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼用画像と右眼用画像とを時分割で交互に表示する表示部と、
前記表示部の表示面側に配置された表示側偏光板と、
左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを有し、前記表示部に表示される画像の表示状態に応じて、前記左眼用シャッタおよび前記右眼用シャッタを開閉させるシャッタメガネと
を備え、
前記左眼用シャッタおよび前記右眼用シャッタはそれぞれ、
液晶セルと、
前記液晶セルの前記表示部側に配置された位相差板と、
前記液晶セルの前記位相差板が設けられた側とは反対側に配置された第１のメガネ側偏光板とを有し、
前記表示側偏光板の偏光軸と前記第１のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに直交し、かつ、前記表示側偏光板の偏光軸と前記位相差板の位相差軸とが互いに平行または直交している
立体画像表示装置。
【請求項２】
前記左眼用シャッタおよび前記右眼用シャッタはそれぞれ、前記表示側偏光板と前記位相差板との間に配置される第２のメガネ側偏光板をさらに有し、
前記第２のメガネ側偏光板の偏光度は５０％以下であり、前記表示側偏光板の偏光軸と前記第２のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに平行とされている
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記位相差板は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たす
Ｒ＝７０＋２１０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式１）
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記液晶セルは、ツイストネマティック型の液晶セルであり、前記位相差板側の配向方向が、前記位相差板の位相差軸と平行である
請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記位相差板は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たす
Ｒ＝１５０＋２５０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式２）
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記液晶セルは、ツイストネマティック型の液晶セルであり、前記位相差板側の配向方向が、前記位相差板の位相差軸と直交している
請求項５に記載の立体画像表示装置。
【請求項１】
左眼用画像と右眼用画像とを時分割で交互に表示する表示部と、
前記表示部の表示面側に配置された表示側偏光板と、
左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを有し、前記表示部に表示される画像の表示状態に応じて、前記左眼用シャッタおよび前記右眼用シャッタを開閉させるシャッタメガネと
を備え、
前記左眼用シャッタおよび前記右眼用シャッタはそれぞれ、
液晶セルと、
前記液晶セルの前記表示部側に配置された位相差板と、
前記液晶セルの前記位相差板が設けられた側とは反対側に配置された第１のメガネ側偏光板とを有し、
前記表示側偏光板の偏光軸と前記第１のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに直交し、かつ、前記表示側偏光板の偏光軸と前記位相差板の位相差軸とが互いに平行または直交している
立体画像表示装置。
【請求項２】
前記左眼用シャッタおよび前記右眼用シャッタはそれぞれ、前記表示側偏光板と前記位相差板との間に配置される第２のメガネ側偏光板をさらに有し、
前記第２のメガネ側偏光板の偏光度は５０％以下であり、前記表示側偏光板の偏光軸と前記第２のメガネ側偏光板の偏光軸とが互いに平行とされている
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記位相差板は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たす
Ｒ＝７０＋２１０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式１）
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記液晶セルは、ツイストネマティック型の液晶セルであり、前記位相差板側の配向方向が、前記位相差板の位相差軸と平行である
請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記位相差板は、５５０ｎｍの波長における位相差値Ｒ（ｎｍ）が、以下の値を満たす
Ｒ＝１５０＋２５０＊ｎ、ただし、ｎ＝０，１，２… （式２）
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記液晶セルは、ツイストネマティック型の液晶セルであり、前記位相差板側の配向方向が、前記位相差板の位相差軸と直交している
請求項５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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−７８５６８（Ｐ２０１２−７８５６８Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３８１３（Ｐ２０１０−２２３８１３）
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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