表示装置
【目的】 時間的な分割によって立体表示を行なわせるときにも、左眼と右眼との間で画像のクロスト−クを低減させることが可能である。
【構成】 画面を走査線により走査して表示ユニット１３から表示光が出射すると、偏光制御ユニット１４は、表示ユニット１３からの表示光に対し、その偏光方向を制御する。すなわち、偏光制御ユニット１４は、電極制御部５０からの制御に基づき、表示ユニット１３の走査線に対応して設けられた一対の電極９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅを表示ユニット１３の走査線の走査と同期させて駆動し、これにより、左眼，右眼用の偏光方向の制御を時分割で行なう。
【構成】 画面を走査線により走査して表示ユニット１３から表示光が出射すると、偏光制御ユニット１４は、表示ユニット１３からの表示光に対し、その偏光方向を制御する。すなわち、偏光制御ユニット１４は、電極制御部５０からの制御に基づき、表示ユニット１３の走査線に対応して設けられた一対の電極９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅを表示ユニット１３の走査線の走査と同期させて駆動し、これにより、左眼，右眼用の偏光方向の制御を時分割で行なう。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュ−タ用の３次元表示や３次元テレビ受信機，人工現実感装置などに利用される表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、表示ユニットとしてＣＲＴディスプレイを用い、また、左眼と右眼とに互いに直交する異なる検出子（偏光子）をもつメガネを設けて、左右眼に異なる画像を表示させ、画像の立体表示を行なう表示装置が知られている。この種の表示装置としては、例えば特開平３−１２０５１７号に開示されているように空間的な分割によって、１つの画面を左右眼用に分割して立体表示を行なわせるものと、例えば文献「テレビジョン学会誌 Ｖｏｌ．１４３，ＮＯ．８，１９８９，第７６３頁」に開示されているように時間的な分割によって、１つの画面を左右眼用に分割して立体表示を行なわせるものとがある。
【０００３】空間的な分割によって１つの画面を左右眼用にそれぞれ分割して立体表示しようとする場合には、左眼用Ｌと右眼用Ｒとで空間的に異なる画素が用いられるので、左眼と右眼との間で画像のクロスト−クは存在しないが、実質的な（すなわち有効な）画素が半分になるという問題がある。
【０００４】一方、時間的な分割によって１つの画面を左右眼用にそれぞれ分割して立体表示する装置では、人間の眼が６０Ｈｚ程度でフリッカが目立たなくなるのを利用して、同一の画素を時間的に交互に（通常は１００〜１２０Ｈｚで交互に）左眼用Ｌ，右眼用Ｒとして切り換えるようになっている。従って、この場合には、左眼用Ｌと右眼用Ｒとで同一の画素を共用することができ、空間的な分割による上記の問題を回避することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、時間的な分割によって立体表示を行なわせる上述の文献に開示の装置では、ＣＲＴディスプレイの画面前面で，あるいは画面を上下に２分割して、画面をステレオシャッタで左眼用Ｌ，右眼用Ｒと時間的に切り換えているので、左眼と右眼との間で後述のように画像のクロスト−クが生じるという問題があり、またシャッタ切り換えにより輝度が低くなるという問題があった。
【０００６】本発明は、時間的な分割によって、立体表示を行なわせるときにも、左眼と右眼との間で画像のクロスト−クを低減させることの可能な表示装置を提供することを目的している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１記載の表示装置は、画面を走査線により走査して表示光を出射する表示ユニットと、該表示ユニットからの表示光に対し、その偏光方向を制御する偏光制御ユニットとを備え、偏光制御ユニットは、表示ユニットの走査線に対応して設けられた偏光方向制御手段と、該偏光方向制御手段に対し駆動制御を行なう駆動制御手段とを有し、駆動制御手段は、表示ユニットの走査線の走査と同期させて、該走査線に対応した偏光方向制御手段を駆動するようになっていることを特徴としている。
【０００８】請求項２記載の表示装置では、上記表示ユニットが、液晶ディスプレイであることを特徴としている。
【０００９】請求項３記載の表示装置では、上記偏光方向制御手段が、対向する電極と、これらの電極間に設けられている電気光学効果をもつ物質層とを有し、前記電極の一方は、表示ユニットの全走査線に共通のものとなっていることを特徴としている。
【００１０】請求項４記載の表示装置では、上記駆動制御手段が、表示ユニットの画面ごとに表示光の偏光方向を切り換えるよう偏向方向制御手段を制御するようになっていることを特徴としている。
【００１１】請求項５記載の表示装置では、上記駆動制御手段が、一画面内において走査線ごとに表示光の偏光方向を切り換えるように、また、最初の画面と次の画面とで、同じ走査線に対する表示光の偏光状態が異なるように、偏光方向制御手段を制御するようになっていることを特徴としている。
【００１２】請求項６記載の表示装置では、上記偏光方向制御手段にさらに、カラ−フィルタおよび／またはブラックマトリックスが設けられていることを特徴としている。
【００１３】
【作用】画面を走査線により走査して表示ユニットから表示光が出射すると、偏光制御ユニットは、表示ユニットからの表示光に対し、その偏光方向を制御する。すなわち、偏光制御ユニットは、前記表示ユニットの走査線に対応して設けられた偏光方向制御手段を表示ユニットの走査線の走査と同期させて駆動し、これにより、左眼，右眼用の偏光方向の制御を時分割で行なう。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る表示装置の第１の実施例の構成図である。図１の表示装置は、表示ユニット１３と、表示ユニット１３からの表示光に対しその偏光方向を制御する偏光制御ユニット１４とを有している。
【００１５】この実施例では、表示ユニット１３には、アクティブ・マトリックスの液晶ディスプレイが用いられており、この表示ユニット１３は、ｚ方向の偏光のみを通過させる偏光子１，７と、基板ガラス２，６と、走査電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅと、ＴＮ液晶層４と、信号線５ａ，５ｂ，５ｃとを有している。
【００１６】また、偏光制御ユニット１４は、基板ガラス８，１２と、表示ユニット１３の各走査電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅにそれぞれ対応させて走査方向に平行に分割されて設けられた一対の電極９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅと、液晶層１０と、一対の各電極への印加電圧を制御する電極制御部５０とを有している。
【００１７】また、この実施例の表示装置は、左眼と右眼とに互いに直交する異なる検出子（偏光子）１５ａ，１５ｂをもつ偏光メガネ１６を用いるようになっている。
【００１８】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記表示ユニット１３および偏光制御ユニット１４の基本的な機能を説明するための図である。表示ユニット１３において、偏光子１は、ｚ方向の偏光のみを透過させ、これをＴＮ液晶層４に与えるようになっている。この場合、走査線３と信号線５との間に電圧が印加されていない画素のＴＮ液晶部分は、図２（ａ）に示すように、偏光子１から透過光の偏光方向を９０°回転しｘ方向の偏光にして偏光子７に与える。しかしながら、偏光子７はｚ方向の偏光のみを透過させるので、表示ユニット１３は、走査線３と信号線５との間に電圧が印加されていない画素については、偏光子７から表示光として透過させない。信号線５との間に電圧が印加された画素のＴＮ液晶は、図２（ｂ），または図２（ｃ）に示すように、偏光子１からの透過光の偏光方向を変化させないで、これを偏光子７に与える。すなわち偏光子１からのｚ方向の偏光をそのままの偏光状態で偏光子７に与える。偏光子７はｚ方向の偏光のみを透過させるので、表示ユニット１３は、走査線３と信号線５との間に電圧が印加された画素については、偏光子７から表示光として透過させることができる。さらに、偏光子７，すなわち表示ユニット１３を透過した表示光は、偏光制御ユニット１４によって、左眼用Ｌ，右眼用Ｒの制御，すなわち偏光方向の制御がなされ、左眼に画像情報を表示させる場合には、偏光制御ユニット１４の一対の電極，例えば９ａ，１１ａ間に電圧を印加する。これにより、図２（ｂ）に示すように、表示ユニット１３からのｚ方向に偏光した表示光を、偏光方向を変化させずにそのままの状態で偏光制御ユニット１４を透過させ、メガネ１６の偏光子１５ａを介し、左眼に入射させることができる。一方、右眼に画像情報を表示させる場合には、偏光制御ユニット１４の一対の電極，例えば９ａ，１１ａ間に電圧を印加しない。これにより、図２（ｃ）に示すように、表示ユニット１３からのｚ方向に偏光した表示光の偏光方向を液晶層１０において９０°回転してｘ方向に変化させて偏光制御ユニット１４を透過させ、メガネ１６の偏光子１５ｂを介し、右眼に入射させることができる。
【００１９】ところで、この第１の実施例では、偏光制御ユニット１４の電極制御部５０は、１画面ごとに偏光方向の切換え，すなわち左眼用Ｌ，右眼用Ｒの切換えが交互になされるよう電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅの駆動制御を行なうようになっている。すなわち、右眼用Ｒの画面では、この１画面中、全ての電極対の駆動は行なわないようになっている。また、左眼用Ｌの画面では、１走査線ごとにこれに対応して設けられている各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅを時分割で順次に駆動するようになっている。
【００２０】次にこのような構成の表示装置の動作について説明する。図３には、表示ユニット１３の走査電極の駆動例が示されている。図３を参照すると、最初の画面において走査線，すなわち走査電極は、左眼用Ｌの画像として３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの順にパルス電圧印加によって駆動され、次の画面においては、右眼用Ｒの画像として３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの順にパルス電圧印加によって駆動される。なお、表示ユニット１３がアクティブ・マトリックス液晶ディスプレイであって、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅにパルス電圧を印加した後もコンデンサ効果により実効的な電圧が電極間に印加される駆動では（図３の破線部参照）、パルス電圧が印加された後、次の画面における走査が始まるまでの間もＴＮ液晶層４には電圧が印加されている。すなわち、次の画面における走査が始まる直前まで表示光を透過させており、これが表示光の輝度に大きく関与している。実際のアクティブ・マトリックス駆動では、さらに２つ以上のフィ−ルドに分割して駆動するなどしているが、ここでは、簡単のため、図３のように、ＴＮ液晶層４の偏光方向を変化させるのに必要なパルス電圧，または実効的な電圧の２つだけが走査線に印加されるとする。また、このとき、ＴＮ液晶層４は、印加電圧にほぼ比例した偏光作用を示すと考える。
【００２１】図３のように、走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅを、左眼用Ｌの画像表示用に順次に駆動し、次いで、右眼用Ｒの画像表示用に順次に駆動するときに、先づ、図４Ａに示すように、全ての走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅに対する偏光制御ユニット１４の各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅの全てに、（ア）の時期に同時にパルス電圧を印加する場合を考える。なお、この際、各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅにおいても、各走査線３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅにおけるのと同様に、パルス電圧を印加した後もコンデンサ効果により実効的な電圧が電極間にも印加されるようになっている（図４Ａの破線部分）。
【００２２】図４Ａのような制御の仕方では、走査線３ａの表示については、左右の画像を完全に分離することができるが、走査線３ａ以外の走査線については、３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの順に左右の画像クロスト−クが大きくなり、立体視が不可能となる。例えば、走査線３ｅに着目すると、図３に示すように、（オ）の時期のパルス電圧による左眼表示用の表示光は、（オ）から（ケ）の時期まで表示ユニット１３から透過する。一方、図４Ａを参照すると、走査線３ｅに対応した電極対９ｅ，１１ｅは、（ア）から（オ）の時期まで駆動されるが、（カ）から（コ）までの期間は駆動されない。換言すれば、偏光制御ユニット１４の電極対９ｅ，１１ｅは、（ア）から（オ）の時期までは、表示ユニット１３からの透過光をｚ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させる一方、（カ）から（コ）までの期間は、表示ユニット１３からの透過光をｘ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させる。この結果、走査線３ｅの左眼用Ｌの画像は（オ）の時期では左眼に入射するが、（カ）から（ケ）までの時期では右眼に入射してしまう。すなわち、本来左眼に表示されるべき画像のほとんどが右眼に表示されてしまう。このようなクロスト−クは、走査線数が増加すればするほど、増加し、このときには、複雑な画像の立体表示が困難となる。なお、図４Ａのような制御の仕方は、前述した従来技術に対応したものとなっており、ディスプレイの画面全面で左眼用Ｌ，右眼用Ｒと時間的に切り換える制御となっている。
【００２３】これに対し、第１の実施例の表示装置では、偏光制御ユニット１４の電極制御部５０は、例えば、図４Ｂに示すように、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの駆動順序に対応させて各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅを時分割で順次に駆動制御する。すなわち、電極対９ａ，１１ａには、走査線３ａへのパルス電圧印加と同期させてパルス電圧を印加し、また、電極対９ｅ，１１ｅには走査線３ｅへのパルス電圧印加と同期させてパルス電圧を印加するというように制御する（この場合、表示部分と同じ２端子または３端子等のアクティブ駆動となる）。このような制御の仕方では、表示ユニット１３から左眼用Ｌ，右眼用Ｒとして出射された表示光を、ほとんどクロスト−クさせずに、左眼，右眼にそれぞれ入射させることができる。例えば、走査線３ｂの着目すると、図３に示すように、（イ）の時期のパルス電圧による左眼表示用の表示光は、（イ）から（カ）の時期まで表示ユニット１３から透過する。一方、図４Ｂを参照すると、走査線３ｂに対応した電極対９ｂ，１１ｂも、（イ）から（カ）の時期まで駆動される。これにより、（イ）から（カ）までの走査線３ｂ駆動の全時間を通じて、表示ユニット１３からの透過光をｚ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させ、その全てを左眼のみに入射させることができて、クロスト−クは生じない。他の走査線，例えば３ｅについて同様にして、（オ）から（ケ）までの走査線３ｅ駆動の全期間を通じて、表示ユニット１３からの透過光をｚ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させ、その全てを左眼のみに入射させることができて、この場合にもクロスト−クは生じない。
【００２４】このように図４Ｂの制御の仕方では、全ての走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの表示について、左右の画像をほぼ完全に分離することができて、表示ユニット１３から左眼用Ｌ，右眼用Ｒにそれぞれ出射された表示光をほとんどクロスト−クすることなく左眼，右眼にそれぞれ入射させ、表示することができる。なお、図４Ｂの制御例において、各走査線の駆動と偏光制御ユニット１４の各電極対の駆動との間の同期は、液晶層４と１０とに同じものが用いられる場合には、走査線駆動用の電源からの各電圧を単に各電極対に入力させるように電極制御部５０を構成することによって達成される。また、液晶層４と１０との間に応答速度や偏光度の制御性等の相違がある場合には、電極制御部５０としては、液晶層４との相違に基づき、液晶層１０の駆動タイミングを適宜に調節する構成のものを用いる必要がある。
【００２５】また、電極制御部５０は、必ずしも図４Ｂのように液晶層１０をアクティブ駆動する必要はなく、例えば図４Ｃのように、ある走査線が反対の眼に対応した次の画像表示を行なう直前まで、液晶層１０に電圧を印加するように構成されていても良い。また、この場合の方が偏光制御ユニット１４をより簡単に構成することができる。
【００２６】また、上述の例では、偏光制御ユニット１４の電極対は、表示ユニット１３における１本の走査線に対応させて走査線ごとに分割されており、従って、走査線数と同じ個数の電極対が設けられており、左右眼のクロスト−クを生じさせないためにはこれが最も望ましいが、走査線の本数が多いときには、偏光制御ユニット１４の電極対を２本以上の複数本の走査線に対応させて分割し、複数本の走査線に同期させて１つの電極対を駆動するようにしても良い。この場合にも、クロスト−クの比較的少ない画像表示が可能である。
【００２７】また、上記例において表示ユニット１３として用いられた液晶ディスプレイは、その多くが液晶の電気光学効果を利用しており、偏光方向の制御によるシャッタ−効果を利用するものは、表示光の偏光方向がｘ方向かｚ方向に予めなっているものが多く、ＣＲＴ前面に新たに偏光子を設ける必要がないため（すなわち、これによる光量の低下が全くないため）、偏光を利用した立体表示に向いている。もちろん、表示ユニット１３にＣＲＴディスプレイ等を用いる場合においても、偏光制御ユニット１４を設け、走査線ごとに対応させて偏光制御ユニット１４の電極対を駆動することにより、偏光方向を変化させることができ、クロスト−クを減少させることが可能である。ただし、ＣＲＴの表示面は曲面であるので、偏光制御ユニット１４の各電極との間で位置ずれが生じやすい。この位置ずれを防止するためには、偏光制御ユニット１４にプラスティックフィルムＬＣＤ等を用いるのが良く、これにより、走査線１本１本に対応した偏光方向制御ユニット１４を簡単に作製することができる。
【００２８】図５は本発明に係る表示装置の第２の実施例の構成図である。なお、図５において、図１と同様の箇所には同じ符号を付している。この第２の実施例の表示装置では、偏光制御ユニット２４には、電極対の一方の電極に、表示ユニット１３全面と同じ大きさをもち、かつ表示ユニット１３の全走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅに共通な１枚の透明電極１７が設けられている。表示ユニット１３としての液晶ディスプレイは、走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅごとに時分割されて駆動されるので、偏光制御ユニット２４としては、信号線５の方向に電圧を印加する部分を分割する必要はない。すなわち、液晶層１０を挾む２つの電極のうちの一方を全面に共通のものとしても問題はない。これにより、第１の実施例に比べ、偏光制御ユニットの構造をより簡単なものにすることができる。なお、図５においては、全面に共通な電極を表示ユニット１３側に設けたが、これを観察者側に設けても良い。
【００２９】図６は本発明に係る表示装置の第３の実施例の構成図である。この第３の実施例の表示装置では、偏光制御ユニット１４の観測者側に、Ｒ，Ｇ，Ｂに相当するカラ−フィルタ３２と、ブラックマトリックス３３とが設けられている。このように、カラ−フィルタ３２と、ブラックマトリックス３３とを設けることにより、カラ−の立体表示を行なわせることが可能となる。なお、カラ−フィルタ３２とブラックマトリックス３３とのいずれか一方が設けられている場合にも、カラ−の立体表示が可能である。また、カラ−フィルタ３２やブラックマトリックス３３を例えば表示ユニット１３の電極５ａ，５ｂ，５ｃと基板ガラス６との間に設けることも考えられる。しかしながら、表示部分としての表示ユニット１３にカラ−フィルタやブラックマトリックスを設けるときには、表示光をその後、偏光制御ユニット１４に通過させるので、表示画像のコントラストが低下したり、また液晶層１０等の電気光学効果を有する材料の影響によって、もとのカラ−フィルタといくらか異なる色が表示されることがある。従って、カラ−フィルタ３２またはブラックマトリックス３３は、図６に示したように、偏光制御ユニット１４の一部に設けられるのが良く、最良には、観測者に近い側に設けられるのが良い。この場合には、偏光制御ユニット１４の液晶層１０等の影響を受けず、コントラストに優れた色再現性の高い立体表示が可能となる。なお、図６の例は、図１の表示装置の偏光制御ユニット１４にカラ−フィルタ３２，ブラックマトリックス３３をさらに付加した構成となっているが、これらを図５の構成の表示装置の偏光制御ユニット２４に付加することももちろん可能であり、この場合にも、上述したと同様にカラ−の立体表示が可能となる。
【００３０】上述の各実施例では、偏光制御ユニット１４，または２４の電極制御部５０は、各電極対への印加電圧を制御することで、表示ユニット１３からの表示光の偏光方向を最初の画面と次の画面とで左眼用Ｌ，右眼用Ｒに切り換え制御していた。すなわち、例えば図１の構成において、電極制御部５０は、図３，図４Ｂに示したように、最初の画面では、表示ユニット１３の各走査線に対応させて偏光制御ユニット１４の各電極対を時分割で順次に駆動し、表示光の偏光状態をｚ方向にして左眼に入射させ、これにより１画面分の左眼用Ｌの画像表示を行ない、次いで、次の画面では、偏光制御ユニット１４の各電極対を駆動せず、各走査線に対応させて表示光の偏光状態をｘ方向にして右眼に入射させ、これにより１画面分の右眼用Ｒの画像表示を行なっていた。
【００３１】これに対し、一画面内において、各走査線ごとに左眼用Ｌ，右眼用Ｒの偏光制御を交互に行なうように偏光制御ユニット１４，または２４の電極制御部５０を構成することもできる。すなわち、最初の画面では、走査線ごとにＬ，Ｒ，Ｌ，Ｒ，…の順で切り換え制御がなされ、次の画面では、走査線ごとに、最初の画面とは、反対にＲ，Ｌ，Ｒ，Ｌ，…の順で切り換え制御がなされるよう電極制御部５０を構成することもできる。図７には、この場合に、走査線に印加した電圧が、左右どちらの画像情報によるものであるかが示されており、図７では、簡単のため、走査線数を６本ととし、６０Ｈｚの通常の走査がなされるとしている。
【００３２】図７の例に基づき、上記制御動作例を説明する。先づ、最初の画面では、（ア），（イ），（ウ），（エ），（オ），（カ）の各時期に、パルス電圧印加により、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを順次に駆動し、ｚ方向に偏光した表示光を出射させる。この際、偏光制御ユニット１４，または２４の電極制御部５０では、奇数番目の走査線３ａ，３ｃ，３ｅに対応する表示光については、左眼用Ｌにｚ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から左眼に入射させる。また、偶数番目の走査線３ｂ，３ｄ，３ｆに対応する表示光については、右眼用Ｒにｘ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から右眼に入射させるように、偏光制御ユニット１４の各電極を制御する。このようにして、最初の画面では、各３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆに対応した表示光を、この順序で、左眼，右眼，左眼，右眼，左眼，右眼と交互に順次に入射させることができる。
【００３３】最初の画面についての表示を終了後、次の画面では、（キ），（ク），（ケ），（コ），（サ），（シ）の各時期に、同様にして、パルス電圧印加により、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを順次に駆動し、ｚ方向に偏光した表示光を出射させる。この際、偏光制御ユニット１４の電極制御部５０では、奇数番目の走査線３ａ，３ｃ，３ｅに対応する表示光については、右眼用Ｒにｘ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から右眼に入射させる。また、偶数番目の走査線３ｂ，３ｄ，３ｆに対応する表示光については、左眼用Ｌにｚ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から左眼に入射させるように、偏光制御ユニット１４の各電極を制御する。このようにして、次の画面では、各３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆに対応した表示光を、この順序で、右眼，左眼，右眼，左眼，右眼，左眼と交互に順次に入射させることができる。
【００３４】以後、同様の仕方で、画面ごとに上記の動作を行なう。このような制御によって、表示画像は、最初の画面では、図８（ａ）のように、また、次の画面では、図８（ｂ）のように、左右眼それぞれについて、垂直６０Ｈｚの走査速度をもつ２：１インタ−レ−スで表示される。この結果、フリッカの少ない立体画像が、現行のＮＴＳＣテレビと同様の垂直走査速度で、同様の画質で表示できる。このように、図６のような制御を行なえば、比較的小さい垂直走査速度で、フリッカの少ない高精細な立体表示が可能となる。
【００３５】これと同様のことは、ＣＲＴの前面に走査線ごとに分割した偏光制御手段またはシャッタを設けノンインタ−レ−スを表示する場合にも可能である。但し、ＣＲＴで走査線ごとに分割していない偏光方向を制御する手段をもつものや、液晶シャッタメガネを利用したもので、左右眼それぞれ６０Ｈｚの２：１インタ−レ−スを表示するときには、１２０Ｈｚの４：１インタ−レ−スにする必要があり、従って、その装置の作製は一般に難しくなる。
【００３６】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至６記載の発明では、表示ユニットの走査線の走査と同期させて、該走査線に対応した偏光方向制御手段を駆動するようになっているので、時間的な分割によって立体表示を行なわせるときにも、表示ユニットの種類によらずに、左眼と右眼との間での画像のクロスト−クを著しく低減させることができる。
【００３７】また、請求項２記載のように表示ユニットに液晶ディスプレイを用いる場合には、ＣＲＴディスプレイを用いる場合に比べ、新たな偏光子を設けたりする必要がなくなり、また表示面が平面であることにより、偏光制御ユニットを表示ユニット上に容易に作製することができるなどの利点がある。
【００３８】また、請求項３記載の発明では、偏光方向制御手段の電極の一方を表示ユニットの全走査線に共通のものとしているので、偏光方向制御手段をより簡単な仕方で作製することができる。
【００３９】また、請求項４記載の発明では、上記駆動制御手段が、表示ユニットの画面ごとに表示光の偏光方向を切り換えるよう偏向方向制御手段を制御するようになっているので、２画面で左右眼にそれぞれ対応する画像を表示させることができる。
【００４０】また、請求項５記載の発明では、上記駆動制御手段が、一画面内において走査線ごとに表示光の偏光方向を切り換えるように、また、最初の画面と次の画面とで、同じ走査線に対する表示光の偏向状態が異なるように、前記偏光方向制御手段を制御するようになっているので、請求項４記載の発明と同様に２画面で左右眼にそれぞれ対応する画像を表示させることができるとともに、さらに比較的小さい垂直走査速度で、フリッカの少ない高精細な立体表示が可能となる。
【００４１】また、請求項６記載の発明では、上記偏光方向制御手段にはさらに、カラ−フィルタおよび／またはブラックマトリックスが設けられているので、コントラストの高い色再現性に優れたカラ−の立体表示を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の一実施例の構成図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の表示装置の表示ユニットおよび偏光制御ユニットの基本的な機能を説明するための図である。
【図３】表示ユニットの走査線の駆動例を示す図である。
【図４Ａ】偏光制御ユニットの各電極対の駆動例をそれぞれ示す図である。
【図４Ｂ】偏光制御ユニットの各電極対の駆動例をそれぞれ示す図である。
【図４Ｃ】偏光制御ユニットの各電極対の駆動例をそれぞれ示す図である。
【図５】本発明に係る表示装置の第２の実施例の構成図である。
【図６】本発明に係る表示装置の第３の実施例の構成図である。
【図７】図１の表示装置の他の偏光制御例を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は図７の偏光制御がなされる場合の最初の画面，次の画面の表示画像をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
１，７ 偏光子
２，６ 基板ガラス
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ 走査電極
４ ＴＮ液晶層
５ａ，５ｂ，５ｃ 信号線
８，１２ 基板ガラス
９ａ，１１ａ 電極対
９ｂ，１１ｂ 電極対
９ｃ，１１ｃ 電極対
９ｄ，１１ｄ 電極対
９ｅ，１１ｅ 電極対
１０ 液晶層
１３ 表示ユニット
１４，２４ 偏光制御ユニット
１５ａ，１５ｂ 偏光子
１６ 偏光メガネ
３２ カラ−フィルタ
３３ ブラックマトリックス
５０ 電極制御部
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュ−タ用の３次元表示や３次元テレビ受信機，人工現実感装置などに利用される表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、表示ユニットとしてＣＲＴディスプレイを用い、また、左眼と右眼とに互いに直交する異なる検出子（偏光子）をもつメガネを設けて、左右眼に異なる画像を表示させ、画像の立体表示を行なう表示装置が知られている。この種の表示装置としては、例えば特開平３−１２０５１７号に開示されているように空間的な分割によって、１つの画面を左右眼用に分割して立体表示を行なわせるものと、例えば文献「テレビジョン学会誌 Ｖｏｌ．１４３，ＮＯ．８，１９８９，第７６３頁」に開示されているように時間的な分割によって、１つの画面を左右眼用に分割して立体表示を行なわせるものとがある。
【０００３】空間的な分割によって１つの画面を左右眼用にそれぞれ分割して立体表示しようとする場合には、左眼用Ｌと右眼用Ｒとで空間的に異なる画素が用いられるので、左眼と右眼との間で画像のクロスト−クは存在しないが、実質的な（すなわち有効な）画素が半分になるという問題がある。
【０００４】一方、時間的な分割によって１つの画面を左右眼用にそれぞれ分割して立体表示する装置では、人間の眼が６０Ｈｚ程度でフリッカが目立たなくなるのを利用して、同一の画素を時間的に交互に（通常は１００〜１２０Ｈｚで交互に）左眼用Ｌ，右眼用Ｒとして切り換えるようになっている。従って、この場合には、左眼用Ｌと右眼用Ｒとで同一の画素を共用することができ、空間的な分割による上記の問題を回避することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、時間的な分割によって立体表示を行なわせる上述の文献に開示の装置では、ＣＲＴディスプレイの画面前面で，あるいは画面を上下に２分割して、画面をステレオシャッタで左眼用Ｌ，右眼用Ｒと時間的に切り換えているので、左眼と右眼との間で後述のように画像のクロスト−クが生じるという問題があり、またシャッタ切り換えにより輝度が低くなるという問題があった。
【０００６】本発明は、時間的な分割によって、立体表示を行なわせるときにも、左眼と右眼との間で画像のクロスト−クを低減させることの可能な表示装置を提供することを目的している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１記載の表示装置は、画面を走査線により走査して表示光を出射する表示ユニットと、該表示ユニットからの表示光に対し、その偏光方向を制御する偏光制御ユニットとを備え、偏光制御ユニットは、表示ユニットの走査線に対応して設けられた偏光方向制御手段と、該偏光方向制御手段に対し駆動制御を行なう駆動制御手段とを有し、駆動制御手段は、表示ユニットの走査線の走査と同期させて、該走査線に対応した偏光方向制御手段を駆動するようになっていることを特徴としている。
【０００８】請求項２記載の表示装置では、上記表示ユニットが、液晶ディスプレイであることを特徴としている。
【０００９】請求項３記載の表示装置では、上記偏光方向制御手段が、対向する電極と、これらの電極間に設けられている電気光学効果をもつ物質層とを有し、前記電極の一方は、表示ユニットの全走査線に共通のものとなっていることを特徴としている。
【００１０】請求項４記載の表示装置では、上記駆動制御手段が、表示ユニットの画面ごとに表示光の偏光方向を切り換えるよう偏向方向制御手段を制御するようになっていることを特徴としている。
【００１１】請求項５記載の表示装置では、上記駆動制御手段が、一画面内において走査線ごとに表示光の偏光方向を切り換えるように、また、最初の画面と次の画面とで、同じ走査線に対する表示光の偏光状態が異なるように、偏光方向制御手段を制御するようになっていることを特徴としている。
【００１２】請求項６記載の表示装置では、上記偏光方向制御手段にさらに、カラ−フィルタおよび／またはブラックマトリックスが設けられていることを特徴としている。
【００１３】
【作用】画面を走査線により走査して表示ユニットから表示光が出射すると、偏光制御ユニットは、表示ユニットからの表示光に対し、その偏光方向を制御する。すなわち、偏光制御ユニットは、前記表示ユニットの走査線に対応して設けられた偏光方向制御手段を表示ユニットの走査線の走査と同期させて駆動し、これにより、左眼，右眼用の偏光方向の制御を時分割で行なう。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る表示装置の第１の実施例の構成図である。図１の表示装置は、表示ユニット１３と、表示ユニット１３からの表示光に対しその偏光方向を制御する偏光制御ユニット１４とを有している。
【００１５】この実施例では、表示ユニット１３には、アクティブ・マトリックスの液晶ディスプレイが用いられており、この表示ユニット１３は、ｚ方向の偏光のみを通過させる偏光子１，７と、基板ガラス２，６と、走査電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅと、ＴＮ液晶層４と、信号線５ａ，５ｂ，５ｃとを有している。
【００１６】また、偏光制御ユニット１４は、基板ガラス８，１２と、表示ユニット１３の各走査電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅにそれぞれ対応させて走査方向に平行に分割されて設けられた一対の電極９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅと、液晶層１０と、一対の各電極への印加電圧を制御する電極制御部５０とを有している。
【００１７】また、この実施例の表示装置は、左眼と右眼とに互いに直交する異なる検出子（偏光子）１５ａ，１５ｂをもつ偏光メガネ１６を用いるようになっている。
【００１８】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記表示ユニット１３および偏光制御ユニット１４の基本的な機能を説明するための図である。表示ユニット１３において、偏光子１は、ｚ方向の偏光のみを透過させ、これをＴＮ液晶層４に与えるようになっている。この場合、走査線３と信号線５との間に電圧が印加されていない画素のＴＮ液晶部分は、図２（ａ）に示すように、偏光子１から透過光の偏光方向を９０°回転しｘ方向の偏光にして偏光子７に与える。しかしながら、偏光子７はｚ方向の偏光のみを透過させるので、表示ユニット１３は、走査線３と信号線５との間に電圧が印加されていない画素については、偏光子７から表示光として透過させない。信号線５との間に電圧が印加された画素のＴＮ液晶は、図２（ｂ），または図２（ｃ）に示すように、偏光子１からの透過光の偏光方向を変化させないで、これを偏光子７に与える。すなわち偏光子１からのｚ方向の偏光をそのままの偏光状態で偏光子７に与える。偏光子７はｚ方向の偏光のみを透過させるので、表示ユニット１３は、走査線３と信号線５との間に電圧が印加された画素については、偏光子７から表示光として透過させることができる。さらに、偏光子７，すなわち表示ユニット１３を透過した表示光は、偏光制御ユニット１４によって、左眼用Ｌ，右眼用Ｒの制御，すなわち偏光方向の制御がなされ、左眼に画像情報を表示させる場合には、偏光制御ユニット１４の一対の電極，例えば９ａ，１１ａ間に電圧を印加する。これにより、図２（ｂ）に示すように、表示ユニット１３からのｚ方向に偏光した表示光を、偏光方向を変化させずにそのままの状態で偏光制御ユニット１４を透過させ、メガネ１６の偏光子１５ａを介し、左眼に入射させることができる。一方、右眼に画像情報を表示させる場合には、偏光制御ユニット１４の一対の電極，例えば９ａ，１１ａ間に電圧を印加しない。これにより、図２（ｃ）に示すように、表示ユニット１３からのｚ方向に偏光した表示光の偏光方向を液晶層１０において９０°回転してｘ方向に変化させて偏光制御ユニット１４を透過させ、メガネ１６の偏光子１５ｂを介し、右眼に入射させることができる。
【００１９】ところで、この第１の実施例では、偏光制御ユニット１４の電極制御部５０は、１画面ごとに偏光方向の切換え，すなわち左眼用Ｌ，右眼用Ｒの切換えが交互になされるよう電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅの駆動制御を行なうようになっている。すなわち、右眼用Ｒの画面では、この１画面中、全ての電極対の駆動は行なわないようになっている。また、左眼用Ｌの画面では、１走査線ごとにこれに対応して設けられている各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅを時分割で順次に駆動するようになっている。
【００２０】次にこのような構成の表示装置の動作について説明する。図３には、表示ユニット１３の走査電極の駆動例が示されている。図３を参照すると、最初の画面において走査線，すなわち走査電極は、左眼用Ｌの画像として３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの順にパルス電圧印加によって駆動され、次の画面においては、右眼用Ｒの画像として３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの順にパルス電圧印加によって駆動される。なお、表示ユニット１３がアクティブ・マトリックス液晶ディスプレイであって、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅにパルス電圧を印加した後もコンデンサ効果により実効的な電圧が電極間に印加される駆動では（図３の破線部参照）、パルス電圧が印加された後、次の画面における走査が始まるまでの間もＴＮ液晶層４には電圧が印加されている。すなわち、次の画面における走査が始まる直前まで表示光を透過させており、これが表示光の輝度に大きく関与している。実際のアクティブ・マトリックス駆動では、さらに２つ以上のフィ−ルドに分割して駆動するなどしているが、ここでは、簡単のため、図３のように、ＴＮ液晶層４の偏光方向を変化させるのに必要なパルス電圧，または実効的な電圧の２つだけが走査線に印加されるとする。また、このとき、ＴＮ液晶層４は、印加電圧にほぼ比例した偏光作用を示すと考える。
【００２１】図３のように、走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅを、左眼用Ｌの画像表示用に順次に駆動し、次いで、右眼用Ｒの画像表示用に順次に駆動するときに、先づ、図４Ａに示すように、全ての走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅに対する偏光制御ユニット１４の各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅの全てに、（ア）の時期に同時にパルス電圧を印加する場合を考える。なお、この際、各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅにおいても、各走査線３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅにおけるのと同様に、パルス電圧を印加した後もコンデンサ効果により実効的な電圧が電極間にも印加されるようになっている（図４Ａの破線部分）。
【００２２】図４Ａのような制御の仕方では、走査線３ａの表示については、左右の画像を完全に分離することができるが、走査線３ａ以外の走査線については、３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの順に左右の画像クロスト−クが大きくなり、立体視が不可能となる。例えば、走査線３ｅに着目すると、図３に示すように、（オ）の時期のパルス電圧による左眼表示用の表示光は、（オ）から（ケ）の時期まで表示ユニット１３から透過する。一方、図４Ａを参照すると、走査線３ｅに対応した電極対９ｅ，１１ｅは、（ア）から（オ）の時期まで駆動されるが、（カ）から（コ）までの期間は駆動されない。換言すれば、偏光制御ユニット１４の電極対９ｅ，１１ｅは、（ア）から（オ）の時期までは、表示ユニット１３からの透過光をｚ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させる一方、（カ）から（コ）までの期間は、表示ユニット１３からの透過光をｘ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させる。この結果、走査線３ｅの左眼用Ｌの画像は（オ）の時期では左眼に入射するが、（カ）から（ケ）までの時期では右眼に入射してしまう。すなわち、本来左眼に表示されるべき画像のほとんどが右眼に表示されてしまう。このようなクロスト−クは、走査線数が増加すればするほど、増加し、このときには、複雑な画像の立体表示が困難となる。なお、図４Ａのような制御の仕方は、前述した従来技術に対応したものとなっており、ディスプレイの画面全面で左眼用Ｌ，右眼用Ｒと時間的に切り換える制御となっている。
【００２３】これに対し、第１の実施例の表示装置では、偏光制御ユニット１４の電極制御部５０は、例えば、図４Ｂに示すように、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの駆動順序に対応させて各電極対９ａ，１１ａ；９ｂ，１１ｂ；９ｃ，１１ｃ；９ｄ，１１ｄ；９ｅ，１１ｅを時分割で順次に駆動制御する。すなわち、電極対９ａ，１１ａには、走査線３ａへのパルス電圧印加と同期させてパルス電圧を印加し、また、電極対９ｅ，１１ｅには走査線３ｅへのパルス電圧印加と同期させてパルス電圧を印加するというように制御する（この場合、表示部分と同じ２端子または３端子等のアクティブ駆動となる）。このような制御の仕方では、表示ユニット１３から左眼用Ｌ，右眼用Ｒとして出射された表示光を、ほとんどクロスト−クさせずに、左眼，右眼にそれぞれ入射させることができる。例えば、走査線３ｂの着目すると、図３に示すように、（イ）の時期のパルス電圧による左眼表示用の表示光は、（イ）から（カ）の時期まで表示ユニット１３から透過する。一方、図４Ｂを参照すると、走査線３ｂに対応した電極対９ｂ，１１ｂも、（イ）から（カ）の時期まで駆動される。これにより、（イ）から（カ）までの走査線３ｂ駆動の全時間を通じて、表示ユニット１３からの透過光をｚ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させ、その全てを左眼のみに入射させることができて、クロスト−クは生じない。他の走査線，例えば３ｅについて同様にして、（オ）から（ケ）までの走査線３ｅ駆動の全期間を通じて、表示ユニット１３からの透過光をｚ方向の偏光状態でメガネ１６に向けて出射させ、その全てを左眼のみに入射させることができて、この場合にもクロスト−クは生じない。
【００２４】このように図４Ｂの制御の仕方では、全ての走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの表示について、左右の画像をほぼ完全に分離することができて、表示ユニット１３から左眼用Ｌ，右眼用Ｒにそれぞれ出射された表示光をほとんどクロスト−クすることなく左眼，右眼にそれぞれ入射させ、表示することができる。なお、図４Ｂの制御例において、各走査線の駆動と偏光制御ユニット１４の各電極対の駆動との間の同期は、液晶層４と１０とに同じものが用いられる場合には、走査線駆動用の電源からの各電圧を単に各電極対に入力させるように電極制御部５０を構成することによって達成される。また、液晶層４と１０との間に応答速度や偏光度の制御性等の相違がある場合には、電極制御部５０としては、液晶層４との相違に基づき、液晶層１０の駆動タイミングを適宜に調節する構成のものを用いる必要がある。
【００２５】また、電極制御部５０は、必ずしも図４Ｂのように液晶層１０をアクティブ駆動する必要はなく、例えば図４Ｃのように、ある走査線が反対の眼に対応した次の画像表示を行なう直前まで、液晶層１０に電圧を印加するように構成されていても良い。また、この場合の方が偏光制御ユニット１４をより簡単に構成することができる。
【００２６】また、上述の例では、偏光制御ユニット１４の電極対は、表示ユニット１３における１本の走査線に対応させて走査線ごとに分割されており、従って、走査線数と同じ個数の電極対が設けられており、左右眼のクロスト−クを生じさせないためにはこれが最も望ましいが、走査線の本数が多いときには、偏光制御ユニット１４の電極対を２本以上の複数本の走査線に対応させて分割し、複数本の走査線に同期させて１つの電極対を駆動するようにしても良い。この場合にも、クロスト−クの比較的少ない画像表示が可能である。
【００２７】また、上記例において表示ユニット１３として用いられた液晶ディスプレイは、その多くが液晶の電気光学効果を利用しており、偏光方向の制御によるシャッタ−効果を利用するものは、表示光の偏光方向がｘ方向かｚ方向に予めなっているものが多く、ＣＲＴ前面に新たに偏光子を設ける必要がないため（すなわち、これによる光量の低下が全くないため）、偏光を利用した立体表示に向いている。もちろん、表示ユニット１３にＣＲＴディスプレイ等を用いる場合においても、偏光制御ユニット１４を設け、走査線ごとに対応させて偏光制御ユニット１４の電極対を駆動することにより、偏光方向を変化させることができ、クロスト−クを減少させることが可能である。ただし、ＣＲＴの表示面は曲面であるので、偏光制御ユニット１４の各電極との間で位置ずれが生じやすい。この位置ずれを防止するためには、偏光制御ユニット１４にプラスティックフィルムＬＣＤ等を用いるのが良く、これにより、走査線１本１本に対応した偏光方向制御ユニット１４を簡単に作製することができる。
【００２８】図５は本発明に係る表示装置の第２の実施例の構成図である。なお、図５において、図１と同様の箇所には同じ符号を付している。この第２の実施例の表示装置では、偏光制御ユニット２４には、電極対の一方の電極に、表示ユニット１３全面と同じ大きさをもち、かつ表示ユニット１３の全走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅに共通な１枚の透明電極１７が設けられている。表示ユニット１３としての液晶ディスプレイは、走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅごとに時分割されて駆動されるので、偏光制御ユニット２４としては、信号線５の方向に電圧を印加する部分を分割する必要はない。すなわち、液晶層１０を挾む２つの電極のうちの一方を全面に共通のものとしても問題はない。これにより、第１の実施例に比べ、偏光制御ユニットの構造をより簡単なものにすることができる。なお、図５においては、全面に共通な電極を表示ユニット１３側に設けたが、これを観察者側に設けても良い。
【００２９】図６は本発明に係る表示装置の第３の実施例の構成図である。この第３の実施例の表示装置では、偏光制御ユニット１４の観測者側に、Ｒ，Ｇ，Ｂに相当するカラ−フィルタ３２と、ブラックマトリックス３３とが設けられている。このように、カラ−フィルタ３２と、ブラックマトリックス３３とを設けることにより、カラ−の立体表示を行なわせることが可能となる。なお、カラ−フィルタ３２とブラックマトリックス３３とのいずれか一方が設けられている場合にも、カラ−の立体表示が可能である。また、カラ−フィルタ３２やブラックマトリックス３３を例えば表示ユニット１３の電極５ａ，５ｂ，５ｃと基板ガラス６との間に設けることも考えられる。しかしながら、表示部分としての表示ユニット１３にカラ−フィルタやブラックマトリックスを設けるときには、表示光をその後、偏光制御ユニット１４に通過させるので、表示画像のコントラストが低下したり、また液晶層１０等の電気光学効果を有する材料の影響によって、もとのカラ−フィルタといくらか異なる色が表示されることがある。従って、カラ−フィルタ３２またはブラックマトリックス３３は、図６に示したように、偏光制御ユニット１４の一部に設けられるのが良く、最良には、観測者に近い側に設けられるのが良い。この場合には、偏光制御ユニット１４の液晶層１０等の影響を受けず、コントラストに優れた色再現性の高い立体表示が可能となる。なお、図６の例は、図１の表示装置の偏光制御ユニット１４にカラ−フィルタ３２，ブラックマトリックス３３をさらに付加した構成となっているが、これらを図５の構成の表示装置の偏光制御ユニット２４に付加することももちろん可能であり、この場合にも、上述したと同様にカラ−の立体表示が可能となる。
【００３０】上述の各実施例では、偏光制御ユニット１４，または２４の電極制御部５０は、各電極対への印加電圧を制御することで、表示ユニット１３からの表示光の偏光方向を最初の画面と次の画面とで左眼用Ｌ，右眼用Ｒに切り換え制御していた。すなわち、例えば図１の構成において、電極制御部５０は、図３，図４Ｂに示したように、最初の画面では、表示ユニット１３の各走査線に対応させて偏光制御ユニット１４の各電極対を時分割で順次に駆動し、表示光の偏光状態をｚ方向にして左眼に入射させ、これにより１画面分の左眼用Ｌの画像表示を行ない、次いで、次の画面では、偏光制御ユニット１４の各電極対を駆動せず、各走査線に対応させて表示光の偏光状態をｘ方向にして右眼に入射させ、これにより１画面分の右眼用Ｒの画像表示を行なっていた。
【００３１】これに対し、一画面内において、各走査線ごとに左眼用Ｌ，右眼用Ｒの偏光制御を交互に行なうように偏光制御ユニット１４，または２４の電極制御部５０を構成することもできる。すなわち、最初の画面では、走査線ごとにＬ，Ｒ，Ｌ，Ｒ，…の順で切り換え制御がなされ、次の画面では、走査線ごとに、最初の画面とは、反対にＲ，Ｌ，Ｒ，Ｌ，…の順で切り換え制御がなされるよう電極制御部５０を構成することもできる。図７には、この場合に、走査線に印加した電圧が、左右どちらの画像情報によるものであるかが示されており、図７では、簡単のため、走査線数を６本ととし、６０Ｈｚの通常の走査がなされるとしている。
【００３２】図７の例に基づき、上記制御動作例を説明する。先づ、最初の画面では、（ア），（イ），（ウ），（エ），（オ），（カ）の各時期に、パルス電圧印加により、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを順次に駆動し、ｚ方向に偏光した表示光を出射させる。この際、偏光制御ユニット１４，または２４の電極制御部５０では、奇数番目の走査線３ａ，３ｃ，３ｅに対応する表示光については、左眼用Ｌにｚ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から左眼に入射させる。また、偶数番目の走査線３ｂ，３ｄ，３ｆに対応する表示光については、右眼用Ｒにｘ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から右眼に入射させるように、偏光制御ユニット１４の各電極を制御する。このようにして、最初の画面では、各３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆに対応した表示光を、この順序で、左眼，右眼，左眼，右眼，左眼，右眼と交互に順次に入射させることができる。
【００３３】最初の画面についての表示を終了後、次の画面では、（キ），（ク），（ケ），（コ），（サ），（シ）の各時期に、同様にして、パルス電圧印加により、各走査線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを順次に駆動し、ｚ方向に偏光した表示光を出射させる。この際、偏光制御ユニット１４の電極制御部５０では、奇数番目の走査線３ａ，３ｃ，３ｅに対応する表示光については、右眼用Ｒにｘ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から右眼に入射させる。また、偶数番目の走査線３ｂ，３ｄ，３ｆに対応する表示光については、左眼用Ｌにｚ方向に偏光して、これを偏光メガネ１６から左眼に入射させるように、偏光制御ユニット１４の各電極を制御する。このようにして、次の画面では、各３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆに対応した表示光を、この順序で、右眼，左眼，右眼，左眼，右眼，左眼と交互に順次に入射させることができる。
【００３４】以後、同様の仕方で、画面ごとに上記の動作を行なう。このような制御によって、表示画像は、最初の画面では、図８（ａ）のように、また、次の画面では、図８（ｂ）のように、左右眼それぞれについて、垂直６０Ｈｚの走査速度をもつ２：１インタ−レ−スで表示される。この結果、フリッカの少ない立体画像が、現行のＮＴＳＣテレビと同様の垂直走査速度で、同様の画質で表示できる。このように、図６のような制御を行なえば、比較的小さい垂直走査速度で、フリッカの少ない高精細な立体表示が可能となる。
【００３５】これと同様のことは、ＣＲＴの前面に走査線ごとに分割した偏光制御手段またはシャッタを設けノンインタ−レ−スを表示する場合にも可能である。但し、ＣＲＴで走査線ごとに分割していない偏光方向を制御する手段をもつものや、液晶シャッタメガネを利用したもので、左右眼それぞれ６０Ｈｚの２：１インタ−レ−スを表示するときには、１２０Ｈｚの４：１インタ−レ−スにする必要があり、従って、その装置の作製は一般に難しくなる。
【００３６】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至６記載の発明では、表示ユニットの走査線の走査と同期させて、該走査線に対応した偏光方向制御手段を駆動するようになっているので、時間的な分割によって立体表示を行なわせるときにも、表示ユニットの種類によらずに、左眼と右眼との間での画像のクロスト−クを著しく低減させることができる。
【００３７】また、請求項２記載のように表示ユニットに液晶ディスプレイを用いる場合には、ＣＲＴディスプレイを用いる場合に比べ、新たな偏光子を設けたりする必要がなくなり、また表示面が平面であることにより、偏光制御ユニットを表示ユニット上に容易に作製することができるなどの利点がある。
【００３８】また、請求項３記載の発明では、偏光方向制御手段の電極の一方を表示ユニットの全走査線に共通のものとしているので、偏光方向制御手段をより簡単な仕方で作製することができる。
【００３９】また、請求項４記載の発明では、上記駆動制御手段が、表示ユニットの画面ごとに表示光の偏光方向を切り換えるよう偏向方向制御手段を制御するようになっているので、２画面で左右眼にそれぞれ対応する画像を表示させることができる。
【００４０】また、請求項５記載の発明では、上記駆動制御手段が、一画面内において走査線ごとに表示光の偏光方向を切り換えるように、また、最初の画面と次の画面とで、同じ走査線に対する表示光の偏向状態が異なるように、前記偏光方向制御手段を制御するようになっているので、請求項４記載の発明と同様に２画面で左右眼にそれぞれ対応する画像を表示させることができるとともに、さらに比較的小さい垂直走査速度で、フリッカの少ない高精細な立体表示が可能となる。
【００４１】また、請求項６記載の発明では、上記偏光方向制御手段にはさらに、カラ−フィルタおよび／またはブラックマトリックスが設けられているので、コントラストの高い色再現性に優れたカラ−の立体表示を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の一実施例の構成図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の表示装置の表示ユニットおよび偏光制御ユニットの基本的な機能を説明するための図である。
【図３】表示ユニットの走査線の駆動例を示す図である。
【図４Ａ】偏光制御ユニットの各電極対の駆動例をそれぞれ示す図である。
【図４Ｂ】偏光制御ユニットの各電極対の駆動例をそれぞれ示す図である。
【図４Ｃ】偏光制御ユニットの各電極対の駆動例をそれぞれ示す図である。
【図５】本発明に係る表示装置の第２の実施例の構成図である。
【図６】本発明に係る表示装置の第３の実施例の構成図である。
【図７】図１の表示装置の他の偏光制御例を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は図７の偏光制御がなされる場合の最初の画面，次の画面の表示画像をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
１，７ 偏光子
２，６ 基板ガラス
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ 走査電極
４ ＴＮ液晶層
５ａ，５ｂ，５ｃ 信号線
８，１２ 基板ガラス
９ａ，１１ａ 電極対
９ｂ，１１ｂ 電極対
９ｃ，１１ｃ 電極対
９ｄ，１１ｄ 電極対
９ｅ，１１ｅ 電極対
１０ 液晶層
１３ 表示ユニット
１４，２４ 偏光制御ユニット
１５ａ，１５ｂ 偏光子
１６ 偏光メガネ
３２ カラ−フィルタ
３３ ブラックマトリックス
５０ 電極制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 画面を走査線により走査して表示光を出射する表示ユニットと、該表示ユニットからの表示光に対し、その偏光方向を制御する偏光制御ユニットとを備え、前記偏光制御ユニットは、前記表示ユニットの走査線に対応して設けられた偏光方向制御手段と、該偏光方向制御手段に対し駆動制御を行なう駆動制御手段とを有しており、前記駆動制御手段は、表示ユニットの走査線の走査と同期させて、該走査線に対応した偏光方向制御手段を駆動するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】 請求項１記載の表示装置において、前記表示ユニットは、液晶ディスプレイであることを特徴とする表示装置。
【請求項３】 請求項１記載の表示装置において、前記偏光方向制御手段は、対向する電極と、これらの電極間に設けられている電気光学効果をもつ物質層とを有し、前記電極の一方は、表示ユニットの全走査線に共通のものとなっていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】 請求項１記載の表示装置において、前記駆動制御手段は、表示ユニットの画面ごとに表示光の偏光方向を切り換えるよう前記偏向方向制御手段を制御するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】 請求項１記載の表示装置において、前記駆動制御手段は、一画面内において走査線ごとに表示光の偏光方向を切り換えるように、また、最初の画面と次の画面とで、同じ走査線に対する表示光の偏光状態が異なるように、前記偏光方向制御手段を制御するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】 請求項１記載の表示装置において、前記偏光方向制御手段にはさらに、カラ−フィルタおよび／またはブラックマトリックスが設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項１】 画面を走査線により走査して表示光を出射する表示ユニットと、該表示ユニットからの表示光に対し、その偏光方向を制御する偏光制御ユニットとを備え、前記偏光制御ユニットは、前記表示ユニットの走査線に対応して設けられた偏光方向制御手段と、該偏光方向制御手段に対し駆動制御を行なう駆動制御手段とを有しており、前記駆動制御手段は、表示ユニットの走査線の走査と同期させて、該走査線に対応した偏光方向制御手段を駆動するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】 請求項１記載の表示装置において、前記表示ユニットは、液晶ディスプレイであることを特徴とする表示装置。
【請求項３】 請求項１記載の表示装置において、前記偏光方向制御手段は、対向する電極と、これらの電極間に設けられている電気光学効果をもつ物質層とを有し、前記電極の一方は、表示ユニットの全走査線に共通のものとなっていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】 請求項１記載の表示装置において、前記駆動制御手段は、表示ユニットの画面ごとに表示光の偏光方向を切り換えるよう前記偏向方向制御手段を制御するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】 請求項１記載の表示装置において、前記駆動制御手段は、一画面内において走査線ごとに表示光の偏光方向を切り換えるように、また、最初の画面と次の画面とで、同じ走査線に対する表示光の偏光状態が異なるように、前記偏光方向制御手段を制御するようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】 請求項１記載の表示装置において、前記偏光方向制御手段にはさらに、カラ−フィルタおよび／またはブラックマトリックスが設けられていることを特徴とする表示装置。
【図２】
【図４Ａ】
【図１】
【図３】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４Ａ】
【図１】
【図３】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開平５−２３２４０３
【公開日】平成５年（１９９３）９月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−７０２０８
【出願日】平成４年（１９９２）２月２０日
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【公開日】平成５年（１９９３）９月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）２月２０日
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
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