JPH09168171A - 表示装置及びその表示システム - Google Patents

表示装置及びその表示システム

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JPH09168171A
JPH09168171A JP7347755A JP34775595A JPH09168171A JP H09168171 A JPH09168171 A JP H09168171A JP 7347755 A JP7347755 A JP 7347755A JP 34775595 A JP34775595 A JP 34775595A JP H09168171 A JPH09168171 A JP H09168171A
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image
liquid crystal
crystal panel
light
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JP7347755A
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Yoshiharu Hirakata
吉晴 平形
Jun Koyama
潤 小山
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Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】円偏光を用いた映像光をレンズやスクリーン等
の光学系で偏光特性を劣化させることなく観測者に伝達
可能にする。 【解決手段】光源（１）を介して映像をスクリーン
（２）表面に結像させ、光源（１）と反対側のスクリー
ン（２）裏側から観測可能にした表示装置において、映
像表示用の第１の液晶パネル（４ａ）と、第１の液晶パ
ネル（４ａ）に隣接して配置された映像表示用の第２の
液晶パネル（４ｂ）と、第１及び第２の液晶パネル（４
ａ、４ｂ）からそれぞれ出力される直線偏光の映像光
を、その偏光方向が互いに異なるようにスクリーン
（２）表面に同時に投影する手段（３ａ、３ｂ、３ｃ、
３ｄ）と、スクリーン（２）に設けられ、かつ投影され
た直線偏光を円偏光に変換する手段（２２）とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、立体映像や異なる
映像を同一画面上に表示することが可能な表示装置及び
その表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、２つの投影装置を利用して右
目用の映像と左目用の映像とを形成し、それらを右目と
左目とで独立に見ることによって立体映像を得る技術が
知られている。（産業図書 増田千尋著３次元ディスプ
レイ参照）
【０００３】立体映像を表示する方式としては、フロン
トプロジェクション方式とリアプロジェクション方式が
知られている。これまでは、立体映像の表示方式は、イ
ベント等で多くの人に鑑賞してもらうためにシルバース
クリーンへ投射するフロントプロジェクション方式が一
般的であった。一方、リアプロジェクション方式で偏光
方式の立体映像を投影することは、これまで、ほとんど
行われていなかった。というのは、スクリーン通過時の
映像光の偏光特性が散乱等により劣化し立体視できなか
ったり、残像や暗さの原因となるためである。特に、円
偏光を用いた場合は偏光特性を維持してのスクリーン透
過は困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、円偏光を用いた映像光をレンズやスクリーン等
の光学系で偏光特性を劣化させることなく観測者に伝達
可能にすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、映像表示用
の第１及び第2 の液晶パネルを有し、各液晶パネルから
それぞれ出力される直線偏光の映像光を、その偏光方向
が互いに異なるようにスクリーン表面に同時に投影す
る。そして、スクリーンに設けられた変換手段により、
直線偏光を円偏光に変換してからスクリーンを透過させ
る。これにより、円偏光映像光をレンズやスクリーン等
の光学系で偏光特性を劣化させることなく観測者に伝達
可能になる。
【０００６】具体的には、変換手段は１／４波長板であ
り、投影手段は、各直線偏光の映像光が１／４波長板の
光軸に対して互いに４５°異なるように映像光をスクリ
ーンに投影する。この際、１／４波長板をスクリーンの
裏面に配置し、直線偏光の状態でスクリーン表面から透
過してきた映像光をスクリーン裏面で円偏光に変換して
から観測者に到達させるようにするのが好ましい。
【０００７】さらに、本発明では、映像の立体表示を可
能にする第１のモードと、異なる観測者間で異なる映像
を観測可能にする第２のモードと、同一映像を重ねて表
示する第３のモードとを任意に選択可能にした。これに
より、観測者は、一つの装置で種々のモードを切り替え
て楽しむことができる。
【０００８】
【発明の実施上の形態】本発明の表示装置では、映像表
示用の第１の液晶パネルと、この第1 の液晶パネルに隣
接して配置された映像表示用の第２の液晶パネルとを有
し、第１及び第2 の液晶パネルからそれぞれ出力される
直線偏光の映像光を、その偏光方向が互いに異なるよう
にスクリーン表面に同時に投影する。そして、スクリー
ンに設けられた変換手段により、直線偏光を円偏光に変
換する。
【０００９】この変換手段は１／４波長板であり、投影
手段は、各直線偏光の映像光が１／４波長板の光軸に対
して互いに４５°異なるように映像光をスクリーンに投
影する。この際、１／４波長板をスクリーンの裏面に配
置し、直線偏光の状態でスクリーン表面から透過してき
た映像光をスクリーン裏面で円偏光に変換してから観測
者に到達させるようにするのが好ましい。
【００１０】本発明では、この１／４波長板はスクリー
ン自体に設けられている。というのは、１／４波長板を
スクリーンと分離して、スクリーンの前方（光源側）に
配置してしまうと、スクリーン通過時の映像光の偏光特
性が散乱等により劣化し立体視できなかったり、残像や
暗さの原因となってしまうからである。特に、円偏光を
用いた場合は偏光特性を維持してのスクリーン透過は困
難である。そこで、本発明では、１／４波長板をスクリ
ーン自体に設けて、円偏光映像光をレンズやスクリーン
等の光学系で偏光特性の劣化なく、観測者に伝達可能に
したものである。
【００１１】また、上記投影手段は、複数個の偏光板を
組み合わせて構成するのが好ましい。 具体的には、第
１の液晶パネルの光源側に配置された第１の偏光板と、
第１の液晶パネルのスクリーン側に配置され、第１の偏
光板とは偏光方向が９０°異なる第２の偏光板と、第２
の液晶パネルの光源側に配置された第３の偏光板と、第
２の液晶パネルのスクリーン側に配置され、第３の偏光
板とは偏光方向が９０°異なる第４の偏光板を組み合わ
せることにより、上記投影手段を構成した。尚、第１及
び第２の液晶パネルの液晶配向方向は互いに９０°異な
る。
【００１２】上記スクリーンは、１／４波長板の他に、
映像を結像させるための結像膜と、結像膜に対し光源側
に設置されたフレネルレンズと、結像膜に対し観測者側
に設置されたレンティキュラーレンズなどを設けるのが
好ましい。
【００１３】また、本発明の表示システムでは、観測者
は、特殊な眼鏡をつけてスクリーン裏面から映像を観測
する。この眼鏡は、スクリーンを通過した第１及び第２
の液晶パネルの映像光を、右目用と左目用とで選択的に
分離させる機能を有する。これにより、立体映像を観測
が可能になる。
【００１４】具体的には、上記眼鏡には、右目用と左目
用とで円偏光の回転方向が互いに異なる円偏光手段と、
右目用と左目用とで直線偏光の偏光方向が互いに異なる
直線偏光手段とがそれぞれ設けられている。この円偏光
手段と直線偏光手段の組み合わせにより、スクリーンを
通過してきた映像の観測が可能になる。
【００１５】また、本発明の表示システムでは、、第１
の観測者と第２の観測者との間で異なる映像を観測する
ようにすることも可能である。この場合には、第１の観
測者と第２の観測者とに異なる眼鏡をそれぞれ割り当て
る。具体的には、第１の観測者には、第１の液晶パネル
の映像光を選択的に透過させる第１の眼鏡を割り当て、
第２の観測者には、第２の液晶パネルの映像光を選択的
に透過させる第２の眼鏡をそれぞれ割り当てる。 ここ
で、上記第１及び第２の眼鏡には、円偏光の回転方向が
互いに異なる円偏光手段と、直線偏光の偏光方向が互い
に異なる直線偏光手段とがそれぞれ設けられている。
【００１６】また、本発明の表示システムでは、第１及
び第２の液晶パネルにはそれぞれ同一の映像を表示し、
スクリーンにこの同一の映像を重ねて表示する。これに
より、観測者は、特殊な眼鏡を装着しなくても、映像を
見ることができる。しかも、その映像は一枚の液晶パネ
ルを使用した場合に比べて倍の明るさとなる。この映像
としては、例えば、ＴＶ，ＶＴＲ，パソコン（ＰＣ）等
の映像が考えられる。この際、第１及び第２の液晶パネ
ルのいずれかの映像を水平あるいは垂直方向に画素分だ
けずらした状態で、同一映像をスクリーンに同時に投影
するようにすれば、見かけ上の解像度を向上させること
ができる。これらは、同一映像であるが、左又は右回り
の円偏光映像光を用いているため、視野角を向上させる
ことも可能である。
【００１７】また、本発明の表示装置では、一つの表示
装置で、種々の動作モードを選択可能である。つまり、
映像の立体表示を可能にする第１のモードと、異なる観
測者間で異なる映像を観測可能にする第２のモードと、
同一映像を重ねて表示する第３のモードとを随時選択可
能である。
【００１８】具体的には、まず、観測者は、モード選択
手段により、所望のモードを選択する。映像の立体表示
を可能にする第１のモードを選択した場合には、表示制
御手段は、この第１のモード選択に応答して、立体表示
制御手段により第１及び第２の液晶パネルに右目用及び
左目用の映像をそれぞれ表示させる。
【００１９】また、異なる観測者間で異なる映像を観測
可能にする第２のモードを選択した場合には、表示制御
手段は、この第２のモード選択に応答して、入力手段か
ら所望の異なる映像を入力させて、第１及び第２の液晶
パネルにそれぞれ表示させる。
【００２０】さらに、同一映像を重ねて表示する第３の
モードを選択した場合には、表示制御手段は、この第３
のモード選択に応答して、入力手段から同一の映像を入
力させて第１及び第２の液晶パネルに表示させる。この
ようにして、一つの表示装置で、多目的の映像を表示さ
せることが可能になる。
【００２１】
【実施例】まず、本発明の表示装置の光学系の実施例を
図１に示す。本発明の表示装置は、いわゆる、リアプロ
ジェクション方式であり、光源を介して映像をスクリー
ン表面に結像させ、光源と反対側のスクリーン裏側から
映像を観測可能にしたものである。 光源１とスクリー
ン２の間には、左右に偏光板と映像表示用の液晶パネル
とレンズとがそれぞれ配置されている。具体的には、右
の光学系には、光源側から順に、偏光板３ａ、液晶パネ
ル４ａ、偏光板５ａ、レンズ６ａがそれぞれ配置されて
いる。また、左の光学系には、光源側から順に、偏光板
３ｂ、液晶パネル４ｂ、偏光板５ｂ、レンズ６ｂがそれ
ぞれ配置されている。
【００２２】偏光板３ａ，３ｂは、実線の矢印で示す偏
光方向（互いに９０°異なる）を有している。また、偏
光板５ａ，５ｂは、実線の矢印で示す偏光方向（互いに
９０°異なる）を有している。一方、各液晶パネル４
ａ，４ｂは、点線の矢印で示す配向方向（互いに９０°
異なる）を有している。 また、スクリーン２は、
結像膜２０、アクリル２１及び１／４波長膜２２（ある
いは１／４波長板）とで構成されている。この１／４波
長膜２２は、直線偏光を円偏光に変換するためのもので
ある。
【００２３】このような構成の下、液晶パネル４ａ，４
ｂからそれぞれ出力される直線偏光の映像光は、左右の
光学系を介してその偏光方向が、１／４波長膜２２の光
軸に対して４５°異なるようにスクリーン２の表面に同
時に投影される。そして、スクリーン２に設けられた１
／４波長膜２２により、投影された直線偏光が円偏光に
変換されるようになっている。この１／４波長膜２２
は、スクリーン２の裏面に配置され、直線偏光の状態で
スクリーン２の表面から透過してきた映像光をスクリー
ン２の裏面で円偏光に変換する。
【００２４】次に 本実施例の動作を説明する。まず、
立体映像を観察するときの動作を説明する。液晶パネル
４ａ，４ｂをそれぞれ左目用、右目用の映像表示用と
し、観察者はこの映像を特殊な眼鏡７をつけてスクリー
ン２の裏面から観測する。この眼鏡７は、スクリーン２
を通過した液晶パネル４ａ，４ｂの映像光を、左目用と
右目用とで選択的に分離させる機能を有する。具体的に
は、眼鏡７には、左目用７ａと右目用７ｂとで円偏光の
回転方向が互いに異なる円偏光フィルム（例えば、右目
には左回りの円偏光フィルムを、左目には右回りの円偏
光フィルムを使用）と、この円偏光フィルムの光軸に対
して直線偏光の光軸が４５°異なる直線偏光フィルムと
がそれぞれ設けられている。
【００２５】スクリーン２上には、図１の矢印Ｘ，Ｙ
（１／４波長膜２２の光軸Zに対して互いに４５°異な
り、かつＸ，Ｙは互いに９０°異なる）とで示される偏
光方向を有する２つの直線偏光の映像が重ねられて表示
される。この直線偏光の映像は、１／４波長膜２２によ
り互いに回転方向の異なる円偏光にそれぞれ変換されて
スクリーン２を通過する。このようにして、スクリーン
２を通過してきた映像光は、眼鏡７により左目用７ａと
右目用７ｂとで選択的に分離される。つまり、眼鏡７を
掛けた人には、液晶パネル４ａで形成された映像が左目
に、液晶パネル４ｂで形成された映像が右目に選択的に
入ることになる。このようにして、眼鏡７を掛けた人に
は立体映像が選択的に見えることになる。
【００２６】この動作を図２のタイムチャートにより説
明する。液晶パネル４ａからは、左目用の映像であるＡ
L0，ＡL1，ＡL2，ＡL4..... の映像データが表示され、
液晶パネル４ｂからは、右目用の映像であるＡR0，ＡR
1，ＡR2，ＡR3，ＡR4...の映像データがそれぞれ表示さ
れる。そして、上記眼鏡７を使用することにより、左目
には、ＡL0，ＡL1，ＡL2，ＡL4..... の映像が選択的に
入り、右目には、ＡR0，ＡR1，ＡR2，ＡR3，ＡR4... の
映像が選択的に入ることになる。このように、円偏光フ
ィルムと直線偏光フィルムとを組合わせた眼鏡７を装着
することにより、頭の傾きなどに影響されないで立体映
像を観測することができる。
【００２７】次に、第1 の観測者と第2 の観測者との間
で異なる映像を観測させるときの動作を説明する。液晶
パネル４ａ，４ｂより、異なる映像をそれぞれ表示さ
せ、第１及び第２の観察者は特殊な眼鏡７０ａ，７０ｂ
をそれぞれ装着してスクリーン２の裏面から異なる映像
をそれぞれ観測する。この場合、第１の観測者には、液
晶パネル４ａの映像光を選択的に分離させる眼鏡７０ａ
を装着させ、第２の観測者には、液晶パネル４ｂの映像
光を選択的に分離させる眼鏡７０ｂを装着させる。ここ
で、眼鏡７０ａ，７０ｂには、円偏光の回転方向が互い
に異なる円偏光フィルムと、この円偏光フィルムの光軸
に対して直線偏光の光軸が４５°異なる直線偏光フィル
ムとがそれぞれ設けられている。
【００２８】各液晶パネル４ａ，４ｂで光学変調される
ことによって形成された直線偏光の映像は、レンズ６
ａ，６ｂからスクリーン２上に重ねて表示される。それ
ぞれの映像の偏光方向は、図１の矢印Ｘ，Ｙ（１／４波
長膜２２の光軸Z に対して互いに４５°異なる）で示さ
れるものとなる。つまり、液晶パネル４ａで形成された
映像は矢印Ｘで示される直線偏光方向を有するものとし
てスクリーン２上に投影され、液晶パネル４ｂで形成さ
れた映像は矢印Ｙで示される直線偏光方向を有するもの
としてスクリーン２上に投影される。
【００２９】この直線偏光の映像は、１／４波長膜２２
により互いに回転方向の異なる円偏光Ａ，Ｂにそれぞれ
変換されてスクリーン２を通過する。このようにして、
スクリーン２を通過してきた映像光は、異なる偏光方向
を有する眼鏡７０ａ，７０ｂによりそれぞれ選択的に分
離される。つまり、眼鏡７０ａを掛けた人には、液晶パ
ネル４ａで形成された映像が入り、７０ｂを掛けた人に
は液晶パネル４ｂで形成された映像が選択的に入ること
になる。このようにして、異なる眼鏡７０ａ，７０ｂを
掛けた人に、異なる映像が選択的に見えることになる。
【００３０】この際、スクリーン２を普通に見たので
は、２つの映像が重なって見えてしまう。これは、人間
の目には、偏光状態を識別する能力が無いからである。
しかし、円偏光フィルムと直線偏光フィルムとを組合わ
せた特殊な眼鏡７０ａ，７０ｂを掛けてスクリーン２を
見ると、２つの映像をそれぞれ分離して選択的に見るこ
とができる。
【００３１】即ち、液晶パネル４ａで形成された映像
は、矢印Ａで示す回転方向の円偏光を有しているから、
眼鏡７０ａによって選択的に見ることができる。この
時、液晶パネル４ｂで形成された映像は矢印Ｂで示され
る回転方向の円偏光を有しているので、眼鏡７０ａでは
見ることができない。
【００３２】一方、液晶パネル４ｂで形成された映像
は、矢印Ｂで示される回転方向の円偏光を有しているか
ら、眼鏡７０ｂによって選択的に見ることができる。こ
の時、液晶パネル４ａで形成された映像は矢印Ａで示さ
れる回転方向の円偏光を有しているので、眼鏡７０ｂで
は見ることができない。
【００３３】この動作を図３のタイムチャートにより説
明する。液晶パネル４ａからは、Ａ0 ，Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ
3.......の映像データが表示され、液晶パネル４ｂから
は、Ｂ0 ，Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4...... の映像データ
がそれぞれ表示されている。そして、上記特殊な眼鏡を
使用することにより、眼鏡７０ａを装着した第１の観測
者には、Ａ0 ，Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3.......の映像データが
入り、眼鏡７０ｂを装着した第２の観測者には、Ｂ0 ，
Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3，Ｂ4...... の映像データが入ること
になる。このようにして、頭の傾きなどに影響されない
で、第１の観測者と第２の観測者との間で異なる映像を
観測させることができる。
【００３４】次に、ＴＶ，ＶＴＲ，パソコン（ＰＣ）等
の通常の映像を表示させる場合の動作を説明する。 こ
の場合は、液晶パネル４ａ，４ｂより、同一の映像を表
示させる。これにより、観測者は、特殊な眼鏡を装着し
なくても、より明るい映像を見ることができる。この
際、液晶パネル４ａ，４ｂのいずれかの映像を水平ある
いは垂直方向に画素分だけずらした状態で、同一映像を
スクリーン２に同時に投影するようにすれば、見かけ上
の解像度を向上させることができる。また、これらは、
同一映像であるが、左右回りの円偏光映像光を用いてい
るため、視野角を向上させることができる。
【００３５】次に、一つの表示装置で、種々の動作モー
ドを選択可能にする多目的映像表示装置の回路構成を図
４により説明する。ここで、動作モードとしては、映像
の立体表示を可能にする第１のモードと、異なる観測者
間で異なる映像を観測可能にする第２のモードと、同一
映像を重ねて表示する第３のモードとがある。
【００３６】液晶パネル４ａには、映像制御回路８ａと
映像選択回路９ａとが接続されている。 一方、液晶パ
ネル４ｂには、映像制御回路８ｂと映像選択回路９ｂと
が接続されている。各映像制御回路９ａ，９ｂに、ＴＶ
チューナ１０ａ、ＴＶチューナ１０ｂ、外部音声映像イ
ンターフェース１１ａ、外部音声映像インターフェース
１１ｂがそれぞれ接続されいる。外部音声映像インター
フェース１１ａにはビデオ１２が、外部音声映像インタ
ーフェース１１ｂにはゲーム機器１３が接続されてい
る。各映像制御回路８ａ，８ｂ及び映像選択回路９ａ，
９ｂは、表示システム制御装置１４に接続されている。
【００３７】制御システム制御装置１４には、タイミン
グ発生器１５、立体表示制御回路１６がそれぞれ接続さ
れている。また、タイミング発生回路１５は、立体表示
制御回路１６と各映像制御回路８ａ，８ｂにも接続され
ている。また、ＴＶチューナ１０ａ、ＴＶチューナ１０
ｂ、外部音声映像インターフェース１１ａ、外部音声映
像インターフェース１１ｂは、音声選択回路１７にも接
続されており、この音声選択回路１７は表示システム制
御装置１４に接続されている。この音声選択回路１７に
より、所望の音声がスピーカ１８から出力される。
【００３８】ここで、タイミング発生器１５は、システ
ムの基準タイミングを発生するためのものであり、映像
制御回路８ａ，８、表示システム制御装置１４及び立体
制御回路１６は、この基準信号に同期して動作する。表
示システム制御装置１４は、映像選択回路９ａ，９ｂに
対する映像の選択指示、音声選択回路１７に対する音声
の選択指示、映像制御回路９ａ，９ｂに対する動作モー
ドの指示及び映像制御回路８ａ，８ｂ、周辺センサー
（図示せず）等からの割り込み処理などシステムの状態
制御及び監視を行う。
【００３９】映像選択回路９ａ，９ｂは、ＴＶチューナ
１０ａ，１０ｂや外部から入力される映像を選択する。
また、色合い、明るさ、コントラスト等の調整は、映像
制御回路８ａ，８ｂで行われる。この映像制御回路８
ａ，８ｂは、その他に、液晶パネル４ａ，４ｂの映像信
号やタイミング信号等の制御信号を発生する。音声選択
回路１７は、任意の音声を選択しスピーカ１８より出力
したり、音量、音質の調整を行う。
【００４０】次に、多目的映像表示装置の回路の動作を
各動作モードごとに説明する。まず、映像の立体表示を
を行う場合を説明する。この場合は、表示システム制御
装置１４は、外部からの設定による立体映像の選択指示
に応答して、第１の動作モードに必要なハードウェアの
設定を行い、立体表示制御回路１６からの映像及び音声
を有効に選択する。この立体表示制御回路１６から、右
目用の映像（Ｒ映像）と左目用の映像（Ｌ映像）とがパ
ラレルに同期して出力される。そして、左目用の映像
（Ｌ映像）は、映像選択回路９ａ、映像制御回路８ａを
介して液晶パネル４ａに出力表示される。一方、右目用
の映像（Ｒ映像）は、映像選択回路９ｂ、映像制御回路
８ｂを介して液晶パネル４ｂに出力表示される。このよ
うにして、左目用の映像と右目用の映像とが同期して、
液晶パネル４ａ，４ｂから出力されてスクリーン２に投
影される。
【００４１】次に、異なる映像を異なる観測者間で観測
可能にする場合を説明する。ここでは、例えば、ビデオ
の映像とゲーム機器の映像とをスクリーン上に同時に表
示して、異なる観測者間で観測可能にする場合を例にと
り説明する。まず、表示システム制御装置１４は、第２
の動作モードの指示に応答して、映像選択回路９ａによ
り外部音声映像インターフェース１１ａを選択し、映像
選択回路９ｂにより外部音声映像インターフェース１１
ｂを選択する。これにより、ビデオ１２の映像データが
映像選択回路９ａ、映像制御回路８ａを介して液晶パネ
ル４ａに出力表示される。一方、ゲーム機器１３の映像
データが映像選択回路９ｂ、映像制御回路８ｂを介して
液晶パネル４ｂに出力表示される。このようにして、異
なる映像が液晶パネル４ａ，４ｂから出力されてスクリ
ーン２に同時に投影される。
【００４２】次に、同一映像を重ねて表示する場合を説
明する。例えば、テレビチューナー1 ０ａの映像をスク
リーン２上に重ねて表示する場合を例にとって説明す
る。
【００４３】まず、表示システム制御装置１４は、第３
の動作モードの指示に応答して、映像選択回路９ａ，９
ｂによりテレビチューナー１０ａを選択する。これによ
り、テレビチューナー１０ａの映像は、映像選択回路９
ａ、映像制御回路８ａを介して、液晶パネル４ａに出力
される。さらに、同一の映像が、映像選択回路９ｂ、映
像制御回路８ｂを介して液晶パネル４ｂに出力される。
このようにして、同一の映像が液晶パネル４ａ，４ｂか
ら出力されてスクリーン２に同時に投影される。
【００４４】ここで、上記動作モードの選択は、動作モ
ード選択用のモ−ド切替スイッチ１４ａを設け、このモ
−ド切替スイッチ１４ａからの選択信号に応じて、表示
システム制御装置１４が選択指示を出力することにより
行われる。
【００４５】次に、本発明の表示装置に使用されるスク
リーン２の構成を図５により説明する。 ここで、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）１／４波長膜
の光軸をそれぞれ示す。 本実施例では、スクリーン２
は、光源側から順に、フレネルレンズ２３、結像膜２
０、レンティキュラーレンズ２４、１／４波長膜２２が
配置されて構成されている。本発明では、１／４波長膜
２２はスクリーン２自体に設けられている。というの
は、１／４波長膜２２をスクリーン２と分離して、スク
リーン２の前方（光源側）に配置してしまうと、スクリ
ーン通過時の映像光の偏光特性が散乱等により劣化し立
体視できなかったり、残像や暗さの原因となってしまう
からである。また、１／４波長膜２２の光軸（（Ｃ）の
点線）は、レンティキュラーレンズ２４の縦縞に対して
＋−４５°に設定する。
【００４６】次に、本発明の表示装置に使用されるスク
リーンの他の構成について図６により説明する。ここ
で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）１／４波
長膜の光軸をそれぞれ示す。
【００４７】本実施例では、スクリーン２は、光源側か
ら順に、フレネルレンズ２３、結像膜２０、レンティキ
ュラーレンズ２４、１／４波長膜２２が配置されて構成
されている。そして、この１／４波長膜２２は、レンテ
ィキュラーレンズ２４の表面に沿って設けられている。
また、１／４波長膜２２の光軸（（Ｃ）の点線）は、レ
ンティキュラーレンズ２４の縦縞に対して＋−４５°に
設定する。レンティキュラーレンズ２４を使用する場合
の映像光の入射位相は、この１／４波長膜２２の光軸に
対して＋−４５°となる。
【００４８】次に、本発明の表示装置に使用されるスク
リーンのさらに他の構成について図７により説明する。
ここで、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）１／
４波長膜の光軸をそれぞれ示す。 本実施例では、スク
リーン２は、光源側から順に、フレネルレンズ２３、結
像膜２０、１／４波長膜２２、レンティキュラーレンズ
２４が配置されて構成されている。そして、結像膜２０
と１／４波長膜２２とは、接触した状態で配置されてい
る。また、本実施例では、結像膜２０と１／４波長膜２
２は入れ替えて配置してもよい。また、１／４波長膜２
２の光軸（（Ｃ）の点線）は、レンティキュラーレンズ
２４の縦縞に対して＋−４５°に設定する。
【００４９】次に、本発明において使用される液晶パネ
ル４ａ，４ｂについて図８により説明する。 まず、同
一基板上に複数のアクティブマトリクス領域と該領域を
駆動するための周辺回路領域とを集積化した構成につい
て説明する。この場合は、各アクティブマトリクス領域
が、図１の液晶パネル４ａ，４ｂに対応することにな
る。
【００５０】この集積化した液晶パネルは、周辺回路が
複数のアクティブマトリクス領域に対して共通化して配
置されていることを特徴とする。このようにすること
で、構成を簡略化することができ、また装置自体の信頼
性を高めることができる。さらに作製コストを下げるこ
とができる。
【００５１】次に、液晶パネル４の構成を図８により説
明する。液晶パネル４は、同一のガラス基板または石英
基板上にアクティブマトリクス領域１０４、このアクテ
ィブマトリクス領域１０４を駆動するための垂直走査制
御回路２０３、アクティブマトリクス領域１０４を駆動
するための水平走査制御回路２０１が集積化されて構成
されている。
【００５２】カラー表示を行うときには、このような構
成の液晶パネルをＲＧＢ対応に３枚用意し、この３枚の
液晶パネルの組合わせを、図１の左右の光学系にそれぞ
れ配置する。よって、図１に示す表示装置を構成するに
は、図８に示す液晶パネルが合計６枚必要になる。
【００５３】各アクティブマトリクス領域１０４、水平
走査制御回路２０１、さらに垂直走査制御回路２０３
は、ガラス基板または石英基板上に薄膜集積化して直接
形成されている。具体的には、結晶性を有する薄膜珪素
半導体を用いた薄膜トランジスタでもって形成されてい
る。
【００５４】また、図８に示す構成においては、図から
は明らかではないが、アクティブマトリクス領域１０４
において、液晶を配向させるための配向膜のラビング方
向が、隣接する液晶パネルのアクティブマトリクス領域
１０４の配向膜のラビング方向と丁度９０°異なった状
態とする（図１参照）。
【００５５】本実施例においては、ＴＮ型の液晶を用い
て上記構成を実現させる。この構成は、各アクティブマ
トリクス領域で形成される画像の偏光方向をそれぞれ９
０°異なる方向とするためである。
【００５６】なお、本明細書におけるラビングの方向と
しては、全体しての配向方向を考える。即ち、微小な領
域においては、配向の方向が微妙に変化しているような
配向方法である場合、全体として液晶を配向させんとす
る方向でもって、配向方向を定義する。
【００５７】以下に、図８に示す集積化された液晶パネ
ルの動作方法について簡単に説明する。ここでは説明を
簡単にするためアクティブマトリクス領域１０４におけ
る動作について説明する。なお、他のアクティブマトリ
クス領域においても同様な動作が同じタイミングで行わ
れる。
【００５８】図８において、２１１、２１６、２１２、
２１３で示されるのはフリップフロップ回路である。フ
リップフロップ回路は、２つの安定状態をとることがで
きる回路である。例えば、フリップフロップ回路２１６
の入力（Ｘ1 の点）がＨ（論理レベルでHigh) の状態で
出力（Ｘ2 の点）がＬ（論理レベルでLow)の状態にある
とする。ここでＣＬＫＨ（水平走査制御回路の動作クロ
ック）の立ち上がりエッジが入力することで、その出力
はＨレベルに変化する。即ち、Ｘ2 の点はＨレベルとな
る。そしてこの状態は次のＣＬＫＨの立ち上がりエッジ
が入力しない限り維持される。
【００５９】また例えば、フリップフロップ回路２１６
の入力がＬの状態で出力がＨの状態にあるとする。ここ
でＣＬＫＨの立ち上がりエッジが入力することで、その
出力はＬレベルに変化する。
【００６０】また、フリップフロップ回路２１６の入力
がＬの状態で出力もＬの状態にあるとする。ここでＣＬ
ＫＨの立ち上がりエッジが入力した場合、その出力はＬ
レベルのままで維持される。
【００６１】まず、ＣＬＫＶ（垂直走査制御回路の動作
クロック）の立ち上がりエッジが垂直走査制御回路２０
３のフリップフロップ回路２１２に入力する。ここで、
ＶＳＴＡ（水平走査タイミングイネーブル信号）がＣＬ
ＫＶによって打ち抜かれる。
【００６２】即ち、ＶＳＴＡのＨレベルの信号がフリッ
プフロップ回路２１２の入力に加わっている状態におい
て、ＣＬＫＶの立ち上がりエッジがフリップフロップ回
路２１２に入力することによって、フリップフロップ回
路２１２の出力がＨレベルとなる。結果的にＹ1 行の信
号レベルがＨ状態となる。
【００６３】Ｙ1 行の信号レベルがＨ状態となること
で、(1,1),(2,1),・・・(i,1) の各番地で示される各画
素の薄膜トランジスタが全てＯＮとなる。
【００６４】この状態において、入力されるＨＳＴＡ
（水平走査タイミングイネーブル信号）をフリップフロ
ップ２１６でＣＬＫＨ（水平走査制御回路の動作クロッ
ク）の立ち上がりにて打ち抜く。この結果、Ｘ1 におけ
る信号レベルがＨとなる。
【００６５】上記のＣＬＫＨが入力した段階では、２１
６以降のフリップフロップ回路の入力は全てＬのレベル
であるから、この状態において２１６以降のフリップフ
ロップ回路の出力は全てＬのレベルである。
【００６６】そして画像サンプリング信号線２１８がＨ
レベルとなる。この結果、サンプリングホールド回路２
１４においてＶA 画像の画像データが取り込まれる。そ
して画像信号線２１９に所定の画像データに対応した信
号が流れる。即ち、(1,1),(1,2),・・・(1,j) の番地で
示される各画素の薄膜トランジスタのソースに所定の画
像信号が加わる状態となる。
【００６７】この状態においては、(1,1),(2,1),・・・
(i,1) の番地で示される各画素の薄膜トランジスタが全
てＯＮ動作となっている。従って、(1,1) 番地の画素の
みに画像情報の書込みが行われる。
【００６８】次にＣＬＫＨの次の立ち上がりエッジによ
って、フリップフロップ回路２１１の出力はＬレベルへ
と変化する。またフリップフロップ回路２１６の出力は
Ｈレベルへと変化する。こうしてＸ2 の点がＨレベルと
なる。この状態でＸ2 以外のＸi で示される点は全てＬ
レベルである。
【００６９】この結果、サンプリングホールド回路２１
５において所定の画像データが取り込まれ、(2,1) 番地
に対する情報の書込みが行われる。
【００７０】このようにして、(i,1) 番地までの情報の
書込みがＣＬＫＨのクロック信号に従って順次行われて
いく。
【００７１】Ｙ1 行に対する情報の書込みが終了した
ら、ＣＬＫＶの次の立ち上がりエッジによって、フリッ
プフロップ回路２１２の出力がＬレベルとなり、フリッ
プフロップ回路２１３の出力がＨレベルとなる。
【００７２】こうして、Ｙ2 行に対する情報の書込みが
行われる。このようにして順次情報の書込みが各画素に
対して行われ、最後に(i,j) 番地に対する情報の書込み
が終了した時点で１フレーム（もしくは１フィールド）
の表示が終了する。このフレームは例えば１秒間に３０
回繰り返される。こうして画像の表示が行われる。
【００７３】次に、上述の光学系を有する表示装置の具
体的構成を図９により説明する。図９において、４０５
が図８のアクティブマトリクス領域を有する液晶パネル
である。図９において、光源４０１からの光はミラー４
０２で反射され、さらにハーフミラー４０３とミラー４
０４で反射されて２つの光線となる。これらの光は各液
晶パネル４０５に入射し、所定の光学変調を受ける。
【００７４】各液晶パネル４０５で光学変調されること
によって得られる２つの像は、光学系４０６を介してそ
れぞれ投影される。
【００７５】光学系４０６からの投影光は、ミラー４０
７で反射されてスクリーン４０８に投影される。液晶パ
ネル４０５で光学変調された２つの画像は、スクリーン
４０８において重ねて投影される。ここで２つの画像の
偏光状態はともに９０°異なったものとなる。
【００７６】ここで、一方の光学系（図１の左右どちら
かの光学系）の詳細な構成を図１０に示す。 光源１５
０からの光は、色分離用のダイクロイックミラー１５２
ａ，１５２ｂを介して、赤色、緑色、青色光にそれぞれ
分離されて、赤色用液晶パネル１５４ｂ、緑色用液晶パ
ネル１５４ｃ、青色用液晶パネル１５４ａにそれぞれ入
り光学変調される。各液晶パネル１５４ａ，１５４ｂ，
１５４ｃで光学変調された映像光は、色合成用のダイク
ロイックミラー１５２ｅ，１５２ｄを介して投射レンズ
１５５によってスクリーン１５６に投射される。ここ
で、１５１はＵＶフィルターであり、１５３ａ，１５３
ｂは全反射ミラーであり、１５７ａ，１５７ｂはコンデ
ンサーレンズである。
【００７７】次に、液晶パネルの他の構成を図１１によ
り説明する。本実施例は、多数のアクティブマトリクス
領域を集積化した場合の例である。
【００７８】図１１に本実施例で示す集積化された液晶
パネルの概略の構成を示す。図１１に示すのは、ＲＧＢ
でなるカラー画像を独立に２つ形成することができる。
【００７９】図１１に示す構成においては、水平走査制
御回路７０１によって、アクティブマトリクス領域７０
３、７０４、７０５の水平走査を制御する。また水平走
査制御回路７０２によって、アクティブマトリクス領域
７０６、７０７、７０８の水平0 走査を制御する。この
各アクティブマトリクス領域が、図１の液晶パネル４に
対応する。
【００８０】また垂直走査制御回路７０９によって、ア
クティブマトリクス領域７０３と７０６の垂直走査を制
御する。また垂直走査制御回路７１０によって、アクテ
ィブマトリクス領域７０４と７０７の垂直走査を制御す
る。また垂直走査制御回路７１１によって、アクティブ
マトリクス領域７０５と７０８の垂直走査を制御する。
【００８１】図１１に示す構成においては、７０３〜７
０５で示されるアクティブマトリクス領域上に配置され
た配向膜のラビング方向（配向方向）と７０６〜７０８
で示されるアクティブマトリクス領域上に配置された配
向膜のラビング方向（配向方向）とを９０°異ならせた
ものとする。
【００８２】このような構成は、同一基板上に集積化さ
れるもので、全体の構成を簡略化することができ、また
作製コストを低減させることができる。特に水平走査制
御回路および／または垂直走査制御回路を複数のアクテ
ィブマトリクス領域に対して共通に配置することができ
ることは非常に有用なこととなる。
【００８３】次に、図１１の光学系を有する表示装置の
具体的構成を図１２により説明する。 図１２に示す構
成では、光源６０２からの光がミラー６０４で反射さ
れ、さらにダイクロイックミラー６０８，６０９，６１
０でＧＢＲに対応する波長領域の光に分光される。そし
て、それらの各光は、図１１に示す集積化された液晶パ
ネル６１１に入射する。
【００８４】液晶パネルの６１１のＲＧＢに対応する各
画素領域で光学変調された光は、ミラー６１２にＧの像
が反射され、ハーフミラー６１３でＢの像が反射され、
ハーフミラー６１４で のＲの像が反射される。こうし
た合成されたカラー像は、光学系６１５を介し、さら
に、ミラー６１７で反射されスクリーン６１８に投影さ
れる。
【００８５】一方、光源６０２からの光はミラー６０４
で反射され、さらにダイクロイックミラー６０５，６０
６，６０７でそれぞれＧＢＲに対応する光に分光され、
それらは液晶パネル６１１で光学変調される。そして、
光学変調されたＲＧＢに対応する光は図示しないミラー
群で合成され、光学系６１６とミラー６１７を介してス
クリーン６１８に投影される。
【００８６】
【発明の効果】本発明よれば、映像表示用の第１及び第
2 の液晶パネルを有し、各液晶パネルからそれぞれ出力
される直線偏光の映像光を、その偏光方向が互いに異な
るようにスクリーン表面に同時に投影する。そして、ス
クリーンに設けられた変換手段により、投影された直線
偏光を円偏向に変換してからスクリーンを透過させる。
これにより、円偏光映像光をレンズやスクリーン等の光
学系で偏光特性の劣化させることなく観測者に伝達する
ことができる。
【００８７】さらに、本発明によれば、映像の立体表示
を可能にする第１のモードと、異なる観測者間で異なる
映像を観測可能にする第２のモードと、同一映像を重ね
て表示する第３のモードとを任意に選択可能することに
より、観測者は、一つの装置で種々のモードを楽しむこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の表示装置の光学系の概略を示す図で
ある。
【図２】 立体映像を表示させるときのタイムチャート
である。
【図３】 異なる映像を表示させるときのタイムチャー
トである。
【図４】 多目的映像を表示させるための回路図であ
る。
【図５】 スクリーンの構成を示す図である。
【図６】 スクリーンの他の構成を示す図である。
【図７】 スクリーンの他の構成を示す図である。
【図８】 液晶パネルの構成を示す図である。
【図９】 表示装置の具体的構成を示す図である。
【図１０】図９の表示装置の光学構成の詳細図である。
【図１１】液晶パネルの他の構成を示す図である。
【図１２】表示装置の具体的構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２ スクリーン ３ 偏光板 ４ 液晶パネル ５ 偏光板 ６ レンズ ７ 眼鏡

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源を介して映像をスクリーン表面に結像
    させ、光源と反対側のスクリーン裏側から観測可能にし
    た表示装置において、 映像表示用の第１の液晶パネルと、 第１の液晶パネルに隣接して配置された映像表示用の第
    ２の液晶パネルと、 第１及び第２の液晶パネルからそれぞれ出力される直線
    偏光の映像光を、その偏光方向が互いに異なるようにス
    クリーン表面に同時に投影する手段と、 スクリーンに設けられ、かつ投影された直線偏光を円偏
    光に変換する手段とを有することを特徴とする表示装
    置。
  2. 【請求項２】前記変換手段は１／４波長板であり、前記
    投影手段は、各直線偏光の映像光が１／４波長板の光軸
    に対して４５°異なるように映像光をスクリーンに投影
    することを特徴とする請求項1 の表示装置。
  3. 【請求項３】前記１／４波長板は、スクリーンの裏面に
    配置され、直線偏光の状態でスクリーン表面から透過し
    てきた映像光をスクリーン裏面で円偏光に変換すること
    を特徴とする請求項２の表示装置。
  4. 【請求項４】前記投影手段は、 第１の液晶パネルの光源側に配置された第１の偏光板
    と、 第１の液晶パネルのスクリーン側に配置され、第１の偏
    光板とは偏光方向が９０°異なる第２の偏光板と、 第２の液晶パネルの光源側に配置された第３の偏光板
    と、 第２の液晶パネルのスクリーン側に配置され、第３の偏
    光板とは偏光方向が９０°異なるた第４の偏光板とから
    成り、 かつ、第１及び第２の液晶パネルの液晶配向方向は互い
    に９０°異なることを特徴とする請求項２の表示装置。
  5. 【請求項５】前記スクリーンは、さらに、 映像を結像させるための結像膜と、 結像膜に対し光源側に設置されたフレネルレンズと、 結像膜に対し観測者側に設置されたレンティキュラーレ
    ンズとを有することを特徴とする請求項２の表示装置。
  6. 【請求項６】請求項１の表示装置において、前記スクリ
    ーンを通過した第１及び第２の液晶パネルの映像光を、
    右目用と左目用とで選択的に分離させる眼鏡を観測者に
    割当てることにより映像の立体表示を可能にしたことを
    特徴とする表示システム。
  7. 【請求項７】前記眼鏡には、右目用と左目用とで円偏光
    の回転方向が互いに異なる円偏光手段と、右目用と左目
    用とで直線偏光の偏光方向が互いに異なる直線偏光手段
    とがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項６
    の表示システム。
  8. 【請求項８】請求項１の表示装置において、前記スクリ
    ーンを通過した映像光の内、第１の液晶パネルの映像光
    を選択的に透過させる第１の眼鏡を第１の観測者に、第
    ２の液晶パネルの映像光を選択的に透過させる第２の眼
    鏡を第２の観測者にそれぞれ割り当てることにより、第
    １の観測者と第２の観測者との間で異なる映像を観測可
    能にしたことを特徴する表示システム。
  9. 【請求項９】前記第１及び第２の眼鏡には、円偏光の回
    転方向が互いに異なる円偏光手段と、直線偏光の偏光方
    向が互いに異なる直線偏光手段とがそれぞれ設けられて
    いることを特徴とする請求項８の表示システム。
  10. 【請求項１０】前記第１及び第２の液晶パネルにはそれ
    ぞれ同一の映像が表示され、前記スクリーンにはこの同
    一の映像が重ねて表示されることを特徴とする請求項１
    の表示装置。
  11. 【請求項１１】前記第１及び第２の液晶パネルのいずれ
    かの映像を水平あるいは垂直方向に画素分だけずらした
    状態で、同一映像を前記スクリーンに同時に印可するこ
    とを特徴とする請求項１０の表示装置。
  12. 【請求項１２】光源を介して映像をスクリーン表面に結
    像させ、光源と反対側のスクリーン裏側から観測者に割
    り当てられた眼鏡を通して観測可能にした多目的映像表
    示用の表示装置において、 映像表示用の第１の液晶パ
    ネルと、 第１の液晶パネルと隣接して配置された映像表示用の第
    ２の液晶パネルと、 第１及び第２の液晶パネルからそれぞれ出力される直線
    偏光の映像光を、その偏光方向が互いに異なるようにス
    クリーン表面に同時に投影する手段と、 スクリーンに設けられ、かつ直線偏光を円偏向に変換す
    る手段と、 複数の外部映像を入力させるための入力手段と、 右目用と左目用の映像を出力する立体表示制御手段と、 映像の立体表示を可能にする第１のモードと、異なる映
    像を観測可能にする第２のモードと、同一映像を重ねて
    表示する第３のモードとを選択するモード選択手段と、 第１のモード選択に応答して、立体表示制御手段により
    第１及び第２の液晶パネルに右目用及び左目用の映像を
    それぞれ表示させ、第２のモード選択に応答して、入力
    手段から異なる映像を入力させて第１及び第２の液晶パ
    ネルにそれぞれ表示させ、第３のモード選択に応答し
    て、入力手段から同一の映像を入力させて第１及び第２
    の液晶パネルに表示させるように制御する表示制御手段
    を有することを特徴とする表示システム。
  13. 【請求項１３】前記変換手段は１／４波長板であり、前
    記投影手段は、各直線偏光の映像光が１／４波長板の光
    軸に対して４５°異なるように映像光をスクリーンに投
    影することを特徴とする請求項１２の表示装置。
  14. 【請求項１４】前記１／４波長板は、スクリーンの裏面
    に配置され、直線偏光の状態でスクリーン表面から透過
    してきた映像光をスクリーン裏面で円偏光に変換するこ
    とを特徴とする請求項１３の表示装置。
  15. 【請求項１５】前記スクリーンは、さらに、 映像を結像させるための結像膜と、 結像膜に対し光源側に設置されたフレネルレンズと、 結像膜に対し観測者側に設置されたレンティキュラーレ
    ンズとを有することを特徴とする請求項１３の表示装
    置。
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