KR101230067B1 - 입체 화상 표시장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 아리사와 세이사쿠쇼
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Abstract

플리커나 크로스토크가 감소되고 화면의 휘도가 높으며 화면의 해상도의 저하가 없는 입체 화상 표시 장치를 제공하는 것으로,
입체 화상 표시 장치는 복수의 수평 라인으로 구성되는 제 1 화상 형성 영역과 제 2 화상 형성 영역을 갖는 액정 디스플레이와, 제 1 및 제 2 화상 형성 영역에 대응하여 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역이 배치된 광학 수단을 구비하고, 프레임 화상은 제 1 화상 형성 영역에 우측 눈용 화상을, 제 2 화상 형성 영역에 좌측 눈용 화상을 표시하고, 프레임 전환마다 화상 형성 영역을 번갈아 교체하거나 또는 덮어쓰도록 구성되며, 우측 눈용 및 좌측 눈용 화상이 표시된 제 1 및 제 2 화상 형성 영역의 교체 타이밍에 맞추어, 광학 수단의 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역 사이에서 서로 위상차 상태를 교체하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 화상 표시장치{3D IMAGE DISPLAY}
본 발명은 입체 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이를 사용한 액정 텔레비전의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 그리고, 그 고성능화를 향한 하나의 시도로서 액정 디스플레이를 사용한 입체 화상 표시 장치의 개발이 진행되고 있다.
이 액정 표시 장치를 사용한 입체 화상 표시 장치에 대해서는 복수 종류의 방식이 제안되어 있다. 예를 들면 패럴렉스 배리어(parallex barrier) 방식이나 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 방식 및 스위치 백라이트 방식 등이 알려져 있다. 이는 표시 장치로부터의 영상의 관찰자에게 있어서 전용 안경을 필요로 하지 않는 이점이 있다. 그러나, 패럴렉스 배리어 방식이나 렌티큘러 렌즈 방식에서 수평 해상도가 저하되는 등, 화상 표시의 해상도가 저하되는 문제점이 있고, 스위치 백라이트식에서는 화상의 깜박이는 플리커가 발생하는 문제점이 갖고 있다.
그리고, 전용 안경을 사용하는 방식으로는 셔터 안경 방식이 알려져 있다. 이 방식은 해상도의 저하가 없고, 화상 표시 장치에서의 표시의 시야각도 넓어지는 이점을 갖는다. 그러나, 이 방식은 표시 화상이 깜박이는 플리커의 발생이나 표시 화면에서의 휘도의 저하, 및 좌우의 눈에 비치는 화상에 시간차가 발생하여 관찰자에게 있어서는 자연스러운 화상이 얻어지지 않는 문제점 등을 갖고 있다.
그리고, 최근에는 새로운 광학적 수단을 사용하여 입체 화상을 얻는 입체 화상 표시 장치가 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 그와 같은 새로운 광학 수단인 2매의 편광 필터를 이용하여 전용 안경을 필요로 하지 않는 입체 화상 표시 장치가 개시되어 있다.
상기 특허문헌 1에 기재된 입체 화상 표시 장치에서는 광원의 전방면 좌우에 편광 방향의 직교하는 우측 눈용 편광 필터부와 좌측 눈용 편광 필터부가 배치된다. 그리고, 상기 각 필터부를 통과한 각 광을 프레넬 렌즈로 대략 평행광으로서 액정 디스플레이에 조사한다. 그리고, 상기 액정 디스플레이의 양면의 편광 필터의 각각을 1 수평 라인마다 서로 직교하는 직선 편광 필터 라인부를 번갈아 배치하고, 또한 광원측과 관찰자측의 대향하는 직선 편광 필터 라인부를 직교하는 편광 방향으로 한다. 그리고, 액정 디스플레이의 액정 패널에는 2매의 편광 필터의 투광 라인에 맞추어 1 수평 라인마다 우측 눈용과 좌측 눈용의 영상 정보를 번갈아 표시하도록 구성한다.
즉, 표시 화면의 전체 수평 라인을 홀수 라인과 짝수 라인으로 분할하고, 각각의 라인에 좌측 눈용 및 우측 눈용 화상을 표시하여 이것을 그 새로운 광학 수단으로 관찰자의 좌우의 눈에 나누어 입체 화상을 표시하는 것이다.
이 장치에 의하면 관찰자의 보는 위치가 다소 좌우로 어긋나도 입체 화상이 손상되지 않는다. 또한 패럴렉스 배리어 방식이나 렌티큘러 렌즈 방식에 있어서 과제가 된 수평 해상도가 반감되는 현상은 피할 수 있다.
또한, 특허문헌 2에는 새로운 광학 수단으로서, 입사된 광의 편광축을 서로 직교하게 하는 것이 가능한 2개의 다른 영역을 갖는 새로운 위상차판을 사용한 입체 화상 표시 장치가 개시되어 있다. 상기 입체 화상 표시 장치에서는 우측 눈용의 화상과 좌측 눈용의 화상을 각각 다른 영역에 표시하게 하는 액정 디스플레이와, 상기 좌우 화상 표시 영역에 대응하도록 배치된 상기의 위상차판이 구비되고, 관찰자에 대하여 시차 화상을 투영시켜 입체 화상이 얻어지도록 구성되어 있다. 그리고, 광시야각의 화상을 표시할 수 있는 것이 알려져 있다.
일본 공개특허공보 평10-63199호 일본 공개특허공보 제2006-284873호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 편광 필터를 이용한 입체 화상 표시 장치에서는 표시 화면의 우측 눈용 영상 신호에 따른 표시의 위치와 좌측 눈용 영상 신호에 따른 표시의 위치가 항상 고정되어 있으므로 좌우 영상 모두 수직 해상도가 반감되는 새로운 과제를 갖고 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 새로운 위상차판을 이용한 입체 화상 표시 장치에서는 입체 표시 장치의 연직 방향의 중앙에 대해 어느 시야각의 위치에서 관찰하면, 액정 디스플레이상의 우측 눈용 화상의 일부가 좌측 눈용의 1/2 파장판을 통과하여 관찰자의 좌측 눈에 도달하여 크로스토크를 발생시키는 새로운 과제를 갖고 있다.
따라서, 플리커나 크로스토크를 감소시키고 화면에서의 높은 휘도를 유지하며, 또한 해상도의 저하를 방지하기 위해서는 종래의 입체 화상 표시 장치로는 불충분하고, 새로운 입체 화상 표시 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 플리커와 크로스토크가 감소되고, 화면의 휘도도 높고 좌우 영상을 동시에 보는 것이 가능하고, 또한 화면의 해상도의 저하가 없는 입체 화상 표시 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 기재로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 제 1 형태는 화소를 수평 방향으로 배열하여 이루어진 수평 라인을, 수직 방향으로 복수개 나열하여 구성된 액정 패널과, 그 액정 패널을 끼우는 한 쌍의 편광판을 구비한 액정 디스플레이,
액정 디스플레이의 배면측에 배치된 백라이트,
액정 디스플레이의 전방면측에 설치된 광학 수단,
관찰자가 쓰고 사용하는 편광 안경, 및
액정 디스플레이에서의 화상 표시와 광학 수단의 위상차 상태를 제어하는 제어 장치를 구비한 입체 화상 표시 장치에 있어서,
액정 디스플레이는 액정 패널의 수직 방향으로 연속하여 나열된 복수의 수평 라인을 묶어 구성되고, 또한 번갈아 설치된 제 1 화상 형성 영역과 제 2 화상 형성 영역을 갖고, 제어 장치로 제어되며, 그 제 1 화상 형성 영역은 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상 중 어느 한쪽의 화상을, 제 2 화상 형성 영역은 다른쪽 화상을 각각 동시에 표시하도록 구성되어 있고,
그 제 1 화상 형성 영역과 상기 제 2 화상 형성 영역은
(1) 프레임 전환마다 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 실시하고,
또는
(2) (1) 이외의 경우로서 프레임의 전환시에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체 및 직전 프레임에서 표시된 화상의 덮어쓰기 중 어느 한쪽을 실시하도록 구성되어 있고,
광학수단은 그 제 1 화상 형성 영역과 제 2 화상 형성 영역에 각각 대응 범위에, 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역이 배치되고, 각각이 다른 위상차 상태를 갖고 또한, 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 교체하는 타이밍에 동기하여 제어 장치에 의해 각각의 위상차 상태가 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 형태에서 광학 수단은 제어 장치에 의해 제어되고 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역이 각각 다른 위상차 상태를 갖고 또한, 액정 디스플레이에서의 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체 타이밍에 동기하여 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역 사이에서 위상차 상태가 교체되도록 구성된 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 제 1 화상 형성 영역과 제 2 화상 형성 영역은 각각 액정 패널의 수직 방향으로 연속하여 나열된 2 개부터 60 개의 수평 라인으로 이루어진 화상 형성 영역인 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 백라이트는 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 교체하는 타이밍에 맞추어 제어 장치에 의해 전체의 점등 상태가 제어되도록 구성된 것인지, 또는 광학 수단의 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역 사이의 위상차 상태의 교체에 대응하도록 일부의 점등 상태가 제어되어 스캐닝하도록 구성된 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 제어 장치는 액정 디스플레이의 수평 라인마다 제어하여 그 액정 디스플레이에서의 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 제어하고 또한, 그 수평 라인마다의 제어와 동기시켜 그 제어에 관한 액정 디스플레이의 수평 라인을 포함하는 제 1 화상 형성 영역 또는 제 2 화상 형성 영역에 대응하는, 광학 수단의 제 1 편광 영역 또는 제 2 편광 영역의 위상차 상태의 제어를 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 제어 장치는 액정 디스플레이의 위의 수평 라인으로부터 아래의 수평 라인을 향하여 수평 라인마다 차례로 제어하여 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 제어하고 또한, 광학 수단에서의 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역 사이의 위상차 상태의 교체를 액정 디스플레이에서의 제어에 동기시켜, 광학 수단의 위로부터 아래를 향하여 차례로 실시하도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 광학 수단은 대향하는 표면에 투명 전극이 설치된 한쌍의 기판 사이에 액정을 끼우고 또한, 액정을 끼우는 기판의 외측의 면에 위상차 필름을 설치하여 구성된 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 광학 수단의 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역의 경계 중 적어도 일부에는 차광부가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 광학 수단은 TN형 액정 소자, 호모지니어스형 액정 소자 및 강유전성 액정 소자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 액정 소자를 이용하여 구성된 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 광학 수단을 구성하는 기판은 폴리카보네이트 필름, 트리아세틸셀룰로스 필름, 시클로올레핀폴리머 필름, 폴리에테르설폰 필름 및 유리크로스 강화 투명 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 필름을 사용하여 구성된 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 액정 디스플레이에서의 프레임의 전환은 120㎐ 이상의 주기로 실시되는 것이 바람직하다.
본 발명의 형태에서 액정 디스플레이에서의 프레임 전환은 240㎐ 이상의 주기로 실시되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 형태에 의하면 우측 눈에서는 우측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있고, 좌측 눈에서는 좌측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있게 된다. 따라서, 관찰자는 이들 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광을 입체 화상으로서 인식할 수 있다.
그리고, 본 발명의 형태에 의하면 해상도를 저하시키지 않고 풀해상도에서의 표시가 가능해진다.
또한, 우측 눈용 및 좌측 눈용 화상이 동시에 표시되어 있는 점에서, 관찰자의 피로감을 경감시킬 수 있다. 그리고, 격한 움직임을 갖고 있는 입체 화상의 경우에 일어나는 좌우 영상의 오차, 그리고 그에 따른 입체시각의 위화감을 발생시키지 않는다는 효과도 있다.
또한, 본 발명의 형태에 의하면 입체 표시 장치의 연직 방향의 중앙에 대해서, 어느 시야각의 위치에서 관찰한 경우에 우측 눈용 화상의 일부가 관찰자의 좌측 눈에 도달하는 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 형태에 의하면 휘도가 높은 입체 화상 표시를 수득할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치의 주요부의 구성을 설명하는 모식적인 분해 사시도,
도 2는 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치를 구성하는 액정 패널의 모식적인 평면도,
도 3은 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치의 액정 디스플레이 부분과 전환 위상차판 부분의 모식적인 단면도,
도 4a는 좌측 눈용 안경부의 구성을 설명하는 모식적인 분해 사시도이고, 도 4b는 우측 눈용 안경부의 구성을 설명하는 모식적인 분해 사시도,
도 5a는 종래의 패시브 구동형 액정표시소자의 전극 구조를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 5b는 본 실시 형태의 전환 위상차판의 전극 구조를 모식적으로 도시한 도면,
도 6a는 종래의 액티브 구동형 액정 표시 소자의 구성을 모식적으로 도시한 도면이고, 도 6b는 액티브 구동형 액정 소자를 이용하는 본 실시 형태의 전환 위상차판의 주요부의 구성을 모식적으로 도시한 도면,
도 7a는 본 실시형태의 입체 화상 표시 장치를 사용하여, 어느 하나의 프레임 화상을 관찰자에게 인식시키는 방법을 설명하는 도면이고, 도 7b는 프레임의 전환에 의해 화상 표시 영역이 교체된 후의 프레임 화상을 관찰자에게 인식시키는 방법을 설명하는 도면,
도 8a 및 8b는 본 실시 형태의 전환 위상차판의 제 1 예인 교체 위상차판의 구성과 작용에 대해서 설명하는 도면,
도 9a 및 9b는 본 실시 형태의 전환 위상차판의 제 2 예인 전환 위상차판의 구성과 작용에 대해서 설명하는 도면,
도 10a 및 10b는 본 실시 형태의 전환 위상차판의 제 3 예인 전환 위상차판의 구성과 작용에 대해서 설명하는 도면,
도 11은 일반적인 액정 디스플레이의 표시 방법을 설명하는 도면,
도 12는 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치의 제 1 동작 방법을 설명하는 도면, 및
도 13a 내지 13f는 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치의 제 2 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 1은 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 주요부 구성을 설명하는 모식적인 분해 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 입체 화상 표시 장치(1)는 백라이트(2)와, 액정 디스플레이(3)와, 광학 수단인 전환 위상차판(8)을 이 순서로 구비하고, 백라이트(2)와 액정 디스플레이(3)와 전환 위상차판(8)을 제어하는 제어 장치(12)를 구비한다. 그리고, 이들은 도시되지 않은 하우징에 수용되어 있다. 그리고, 도 1에 도시한 바와 같이 입체 화상 표시 장치(1)는 편광 안경(10)을 구비한다. 입체 화상을 관찰하는 관찰자(50)는 이를 쓰고 사용하고, 전환 위상차판(8)의 전방면측으로부터 화면상의 화상을 관찰한다.
백라이트(2)는 관찰자(50)로부터 보아 입체 화상 표시 장치(1)의 가장 안쪽에 배치된다. 그리고, 입체 화상 표시 장치(1)에서 화상을 표시하고 있는 상태(이하, 「입체 화상 표시 장치(1)의 사용 상태」라고 부름)에서 백색의 무편광을 편광판(5)의 한 면을 향하여 균일한 광량이 되도록 출사한다. 또한, 본 실시형태에서는 백라이트(2)에 면광원을 사용하고 있지만, 면광원 대신, 예를 들어 LED 등의 점광원과 집광 렌즈의 조합이어도 좋다. 상기 집광 렌즈의 일례는 프레넬 렌즈 시트이다. 프레넬 렌즈 시트는 한 측면에 동심상의 오목볼록한 렌즈면을 갖고, 배면측의 중심의 초점으로부터 입사된 광을 거의 평행광으로서 전방면측에 사출할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 백라이트(2)는 액정 디스플레이(3)에 대해서, 소위 스캐닝 점등이 가능해지도록 구성되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액정 디스플레이(3)는 한쌍의 편광판(5) 및 편광판(7)에 의해 끼워진 액정 패널(6)로 구성된다.
편광판(5)은 액정 디스플레이(3)에서 액정 패널(6)에서의 백라이트(2)측에 설치된다. 편광판(5)은 투과축 및 그 투과축에 직교하는 흡수축을 갖는다. 따라서, 백라이트(2)로부터 출사된 무편광이 입사되면, 그 무편광 중 투과축 방향과 평행인 편광축의 광을 투과하고, 흡수축 방향과 평행인 편광축의 광을 차단한다. 여기에서, 편광축의 방향이라는 것은 광에서의 전계의 진동 방향을 말한다. 편광판(5)에서의 투과축의 방향은 도 1에 화살표로 도시한 바와 같이 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 수평 방향과 평행인 방향이다.
도 2는 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)를 구성하는 액정 패널(6)의 모식적인 평면도이다. 액정 패널(6)은 도 2에 도시한 바와 같이 화소(도시되지 않음)을 수평 방향으로 배열하여 이루어진 수평 라인(23)을 수직 방향으로 복수개 나열하여 구성된다.
그리고, 액정 패널(6)은 필요한 패터닝이 이루어진 전극이 설치된 유리 기판 등에 의해 액정을 끼워 구성된 것이다. 전극은 ITO(Indium Tin Oxide: 산화인듐주석) 등으로 이루어진다. 그리고, 액정 패널(6)로서는 예를 들어 TN(Twisted Nematic) 모드나 IPS(In-Plane-Switching) 모드, 또는 VA(Vertical Alignment) 모드의 액정 패널의 사용이 가능하다. 이들은 모두 인가되는 전압에 따라 액정의 배향 변화가 일어난다. 그리고, 액정 패널(6)의 양면에 설치된 편광판(5, 7)의 작용과 조합되어, 그 투과 광량의 조절을 가능하게 하고 있다.
본 실시 형태의 액정 패널(6)은 입체 화상 표시 장치(1)에서 화상 형성을 담당하는 구성 부재이고, 하나의 화면상에서 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 표시하는 것이다. 이하, 그 구성이나 화상 표시 기능에 대해서 설명한다.
액정 패널(6)의 화상 표시 부분에서는 도 1에 도시한 바와 같이 수평 방향으로 구획되고, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)이 설치되어 있다. 이들 제 2 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)은 도 1에 도시한 바와 같이 액정 패널(6)을 수평 방향으로 구획한 서로 실질적으로 동일한 면적을 갖는 영역이다. 그리고, 복수의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)이 연직 방향으로 서로 달라지는 순서로 배치되어 있다.
또한, 도 1에 도시되지 않지만, 액정 패널(6)의 둘레 가장자리에는 바깥틀이 배치되어 있고, 액정 패널(6)에서의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)은 이 바깥틀로 지지된다.
그리고, 도 2에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 액정 패널(6)에서 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)은 수직 방향으로 연속되어 나열되고, 각각 독립적으로 제어 가능한 복수의 수평 라인(23)으로 각각 구성되어 있다. 이 때, 도 2에서 예시되는 액정 패널(6)에서는 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)이 각각 연속하여 나열된 3개의 수평 라인(23)으로 구성되어 있다.
그 결과, 액정 패널(6)의 최상부에 있는 1개째의 수평 라인으로부터 3개째의 수평 라인까지가 묶여져 하나의 세트가 되고 제 1 화상형성영역(21)을 구성한다. 그리고, 4개째의 수평 라인부터 6개째의 수평 라인까지가 묶여져 하나의 세트가 되어 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성한다. 또한, 7개째의 수평 라인부터 9개째의 수평 라인까지 묶여져 제 1 화상 형성 영역(21)을 구성하고, 10개째의 수평 라인부터 12개째의 수평 라인까지가 묶여져 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성한다. 즉, 도 2에 예시된 액정 패널(6)에서는 3개씩의 수평라인(23)이 차례로 묶여 각각 하나의 세트를 구성한다. 그리고, 액정 패널(6)에서는 그 각각의 세트에 대응하도록, 서로 다르게 복수의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)이 배치되어 있다.
또한, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성하는 수평 라인(23)의 갯수는 도 2에 도시한 3개에 한정되는 것이 아니라, 임의의 복수의 갯수로 구성되는 것이 가능하다. 예를 들어 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성하는 수평 라인(23)의 갯수를 10개로 하는 것 등이 가능하다.
그 경우, 액정 패널(6)의 최상부에 있는 1개째의 수평 라인부터 10개째의 수평 라인까지가 묶여져 하나의 세트가 되어 제 1 화상 형성 영역(21)을 구성한다. 그리고, 11개째의 수평 라인부터 20개째의 수평 라인까지 묶여져 하나의 세트가 되어 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성한다. 또한, 21개째의 수평 라인부터 30개째의 수평 라인까지 묶여져 제 1 화상 형성 영역(21)을 구성하고, 31개째의 수평 라인부터 40개째의 수평 라인까지 묶여져 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성한다. 그리고, 그 경우 10개씩의 수평 라인(23)이 차례로 묶이고, 액정 패널(6)에서는 서로 다르게 복수의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)이 배치된다.
이 때, 후에 상술한 바와 같이 크로스토크를 감소시켜 액정 디스플레이(3)의 시야각을 넓히는 관점에서, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성하는 수평 라인(23)의 갯수는 선택된다.
그리고, 입체 화상 표시 장치(1)의 액정 디스플레이(3)의 액정 패널(6)에서는 표시되는 하나의 프레임 화상의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 각각 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 표시하게 한다. 그리고, 다음의 (1) 또는 (2)에 나타내는 방법에 따라, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22) 사이에서 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 실시한다.
(1) 프레임 전환마다 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 실시한다.
(2) (1) 이외의 경우에 프레임의 전환시에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체 및 직전 프레임으로 표시된 화상의 덮어쓰기 중 어느 한쪽을 실시한다. 또한, (2)의 경우에는 교체를 실시하지 않고 각각이 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 계속 유지하는 경우를 포함하지 않는다.
다음에, 상술한 바와 같이 입체 화상 표시 장치(1)의 사용 상태에서 어느 하나의 프레임 화상이 표시되고, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)에는 예를 들어 각각 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상이 생성된다. 이 때 편광판(5)을 투과한 광이 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)에 입사되면, 제 1 화상 형성 영역(21)의 투과광은 우측 눈용 화상의 화상광(이하, 「우측 눈용 화상광」이라고 약칭함)이 되고, 제 2 화상 형성 영역(22)의 투과광은 좌측 눈용 화상의 화상광(이하, 「좌측 눈용 화상광」이라고 약칭함)이 된다. 그리고, 프레임의 전환에 대응하여 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 교체가 실시되는 경우, 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 영역(22)에는 각각 좌측 눈용 화상 및 우측 눈용 화상이 형성된다.
이 때, 상술한 어느 하나의 프레임 화상의 표시시에서 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 우측 눈용 화상광 및 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 좌측 눈용 화상광은 후술하는 편광판(7)을 투과하고, 각각 특정 방향의 편광축을 갖는 직선 편광이 된다. 여기에서, 각각 특정 방향의 편광축이라는 것은 서로 동일한 방향이어도 좋다. 도 1에 도시한 예에서는 모두 편광축이 편광판(7)에서의 투과축의 방향과 동일한 방향이다.
그리고, 도 1에 도시한 바와 같이 액정 패널(6)상에 있는 편광판(7)은 액정 디스플레이(3)에서의 관찰자(50)측에 배치된다. 상기 편광판(7)은 상술한 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 우측 눈용 화상광, 및 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 좌측 눈용 화상광이 입사되면, 이들 중 편광축이 투과축과 평행인 광을 투과한다. 그리고, 편광축이 흡수축과 평행(투과축에 수직)인 광을 차단한다. 여기에서, 편광판(7)에서의 투과축의 방향은 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(11)를 보았을 때의 수평 방향과 수직인 방향이다.
다음에, 편광판(7)의 관찰자(50)측에 배치되는 전환 위상차판(8)은 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서 액정 디스플레이(3)와 함께 화상 형성을 담당하는 주요한 광학 수단이다.
본 실시 형태의 전환 위상차판(8)은 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 갖는다. 도 1 및 후술하는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 전환 위상차판(8)에서의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)은 그 위치 및 크기가 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 범위, 즉 위치 및 크기에 대응하고 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 도 2에 예시한 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 액정 패널(6)에서는 액정 패널(6)의 화상 표시에 관한 전 수평 라인 중, 위에서부터 수직 방향으로 차례로 3개씩의 수평 라인(23)이 묶여 하나의 세트를 구성한다. 따라서, 전환 위상차판(8)에서의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 위치 및 크기는 도 1에 도시한 바와 같이 액정 패널(6)의 묶여진 3개의 수평 라인의 세트인 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 위치 및 크기에 대응하고 있다.
그리고, 액정 패널(6)에서 예를 들어 10 개의 수평 라인이 차례로 묶여 하나의 세트를 구성하고, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성하는 경우도 있다. 그 경우에는 전환 위상차판(8)에서의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 위치 및 크기는, 그 묶여진 10 개의 수평 라인의 세트인 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 위치 및 크기에 대응하게 된다.
따라서, 입체 화상 표시 장치(1)의 사용 상태에서 어느 하나의 프레임 화상 표시시에서는 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)에는 상술한 경우의 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 우측 눈용 화상광이 입사된다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에는 상술한 경우의 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 좌측 눈용 화상광이 입사된다. 그리고, 프레임 전환에 대응하여 액정 패널(6)에서의 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 화상 형성 영역의 교체가 실시되는 경우, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)에는 제 1 화상형성영역(21)을 투과한 좌측 눈용 화상광이 입사된다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에는 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 우측 눈용 화상광이 입사된다.
그리고 또한, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)에서는 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 각각에서 위상차 상태를 전환하는 것이 가능해지도록 구성되어 있다.
도 3은 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 액정 디스플레이 3 부분과 전환 위상차판(8) 부분의 모식적인 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 입체 화상 표시 장치(1)에서 액정 디스플레이(3)와 전환 위상차판(8)이 적층되어 있고, 접착제(101)에 의해 서로 빈틈없이 고정되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 액정 디스플레이(3)는 한쌍의 편광판(5) 및 편광판(7)에 의해 끼워진 액정 패널(6)을 갖는다. 상기 액정 패널(6)은 액정(106)이 한쌍의 기판(104) 및 기판(105)에 의해 끼워져 구성된다. 그리고, 그 화상 표시 부분에서는 상술한 다수의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)이 번갈아 배치되어 있다.
그리고, 도 3에 도시한 바와 같이 광학 수단인 전환 위상차판(8)은 대향하는 한쌍의 기판(114) 및 기판(115)을 갖고 구성된다. 기판(114, 115) 각각의 대향하는 면에는 ITO 등으로 이루어진 투명 전극(119, 120)이 배치되어 있다. 상기 투명 전극(119, 120) 상에는 액정을 배향하기 위한 배향막(117, 118)이 설치되어 있다. 따라서, 전환 위상차판(8)은 이들 투명전극(119, 120)과 배향막(117, 118)을 구비한 한쌍의 기판(114, 115)이 액정(116)을 끼움으로써 구성되어 있다. 따라서, 전환 위상차판(8)에서는 기판(114, 115)상의 투명 전극(119, 120)에 전압을 인가함으로써 액정(116)의 배향 변화를 유기하는 것이 가능하다.
이 때, 전환 위상차판(8)에서는 기판(114, 115)상의 투명 전극(119, 120)이 패터닝되거나, 또는 배향막(117, 118)이 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 대응하는 영역마다 다른 배향 처리를 이루고 있다. 따라서, 액정 디스플레이(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 대응하는 영역마다 액정(116)의 배향 상태를 변환시키는 것이 가능하다. 이렇게 하여, 전환 위상차판(8)에서는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 범위, 즉, 그 위치 및 크기에 대응하여 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)이 설치되어 있다. 그리고, 서로 독립적으로 액정의 배향 변화를 유기시킬 수 있도록 구성되어 있다.
그리고, 전환 위상차판(8)에서는 관찰자(50)측인 전방면측에 위상차 필름(121)이 설치되어 있다. 전환 위상차판(8)의 위상차 필름(121)은 예를 들어 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 수평 방향으로부터 우측 상방 45도의 방향(지면(紙面)의 우측 상방 45 도)에 광학축이 있는 1/4 파장판을 구성하고 있다.
또한, 기판(114)과 그 위에 설치된 투명 전극(119) 사이로서, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역에 대응하는 위치에, 차광부로서 후술하는 블랙 스트라이프(122)가 설치되어 있다.
이상의 구성을 가짐으로써, 입체 화상 표시 장치(1)의 사용 상태에서, 어느 하나의 프레임 화상의 표시를 할 때, 제 1 편광 영역(31)에는 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 우측 눈용 화상광이 입사된다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에는 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 좌측 눈용 화상광이 입사된다. 그 후, 프레임의 전환에 대응하여 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 화상 형성 영역의 교체를 실시하는 경우, 제 1 편광 영역(31)에는 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 좌측 눈용 화상광이 입사된다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에는 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 우측 눈용 화상광이 입사된다.
그리고 또한, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)에서는 상기와 같이 액정(116)을 배향 변화시키고, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 위상차 상태를 각각 변화시키는 것이 가능하다. 그 경우, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서는 서로 독립적으로 위상차 상태를 변화시키는 것도 가능하다. 따라서, 프레임의 전환에 대응하여 액정 디스플레이(3)에서 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 화상 형성 영역의 교체가 실시되는 경우, 이에 동기하여 전환 위상차판(8)에서는 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32) 각각의 위상차 상태의 전환을 실시하는 것이 가능하다.
즉, 프레임의 전환에 대응하여 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 화상 형성 영역의 교체가 실시되는 경우, 프레임 전환 후에는 제 2 편광 영역(32)은 전환전의 프레임에서 제 1 편광 영역(31)이 갖고 있던 위상차 상태를 가질 수 있다. 또한 동일하게, 전환전의 프레임에서 제 2 편광 영역(32)이 갖고 있던 위상차 상태를 프레임 전환후에는 제 1 편광 영역(31)이 갖도록 할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 액정 디스플레이(3)의 액정 패널(6)에서의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)이 복수의 수평 라인(23)으로 각각 구성된다. 그리고, 위상차 전환판(8)에서는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 범위에 대응하여 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)이 설치되고 서로 독립적으로 위상차 상태를 선택할 수 있다.
이 때, 액정 패널(6)에서 액정 패널(6)의 화상 표시에 관한 전 수평 라인의 1개 마다의 각각에 대응하도록, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 설치하는 것도 가능하다. 그 경우, 전환 위상차판(8)에서도 각 수평 라인(23)에 대응하는 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 위치 및 크기에 대응하여 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)이 형성된다.
그리고, 표시되는 하나의 프레임 화상의 수평 홀수 라인에 대응하는 제 1 화상 형성 영역(21)과, 수평 짝수 라인에 대응하는 제 2 화상 형성 영역(22)에 각각 예를 들어 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 표시하게 한다. 그리고, 예를 들어 프레임 전환마다 그 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 표시된 수평 라인을 번갈아 교체하는 등하여 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 각각 인터레이스한 프레임 화상을 표시하도록 구성할 수 있다.
그러나, 그 경우에는 크로스토크의 문제가 현저해진다.
즉, 입체 화상 표시 장치(1)의 화면을 구성하는 액정 디스플레이(3)의 중앙 연직 방향으로부터 어느 시야각을 갖고, 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1) 상의 입체 화상을 관찰하는 경우가 있다. 본래, 어느 하나의 프레임 화상 표시시에서는 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)에는 상술한 경우의 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 우측 눈용 화상광만이 입사될 필요가 있다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에는 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 좌측 눈용 화상광만이 입사될 필요가 있다. 그러나, 상하 시야각을 크게 잡은 경우에, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 우측 눈용 화상광의 일부가, 본래 좌측 눈용 화상광만이 입사될 제 2 편광 영역(32)에 입사되는 일이 있다. 그리고, 그대로 좌측 눈용 화상광과 함께 관찰자(50)의 좌측눈에 도달하는 경우가 있다.
따라서, 이러한 크로스토크의 문제를 고려하여 액정 패널(6)에서의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)의 형성과, 전환 위상차판(8)에서의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 형성이 이루어지고, 또한 구조의 개선이 필요해진다.
여기에서 문제가 되는 타입의 크로스토크는 액정 패널(6)에 대응하여 전환 위상차판(8)에서 위상차 특성이 다른 제 1 편광영역(31)과 제 2 편광영역(32)이 서로 인접하도록 설치되어 있는 것에 기인한다.
즉, 상술한 바와 같이 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 액정 패널(6)에서는 위로부터 수직 방향으로 차례로, 예를 들어 3개씩의 수평 라인(23)이 묶여져 편의상 하나의 세트를 구성한다. 그리고, 그 묶여진 수평 라인(23)의 세트의 각각에 대응하도록, 각각 동일한 면적의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)이 설치되어 있다. 따라서, 대응하는 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)은 서로 인접하도록 설치된다. 그 때문에, 크로스토크는 입체 화상 표시 장치(1)의 화면의 상하 방향의 어느 시야각 이상에서, 관찰자(50)가 화면상의 화상을 관찰하는 경우에 일어나기 쉽다.
그리고, 상기 타입의 크로스토크는 전환 위상차판(8)의 서로 인접하는 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역에서 일어난다. 따라서, 이것을 감소시키기 위해서는 우선 첫번째로, 전환 위상차판(8)에서 제 1 편광 영역(31)과 인접하는 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역을 감소시키는 것이 유효하다.
예를 들어, 액정 패널(6)이 풀 HD(Full High Definition) 사양에 대응하여 수평 라인이 1080개인 경우, 상기한 바와 같이 전 수평 라인의 각각에 대응하도록, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 설치하는 것이 가능하다. 그 경우, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)은 서로 다르게 540개씩 설치된다. 그리고, 전환 위상차판(8)에서는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 위치 및 크기에 대응하도록 540 개씩의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 갖게 된다. 그 결과, 제 1 편광 영역(31)과 인접하는 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역은 1079개소 형성된다.
그리고, 관찰자(50)가 어느 시야각을 갖고 상방측으로부터 입체 화상 표시 장치(1)의 화면을 관찰하는 경우, 상기 경계 영역의 각각에서 크로스토크가 발생된다. 그리고, 그 발생 강도는 상기한 바와 같이 전 수평라인의 각각에 대응하도록 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 설치한 경우에 가장 높은 것이 된다.
그에 비해, 도 1 및 도 2에 예시한 바와 같이 본 실시 형태의 액정 패널(6)에서는 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 복수개의 수평 라인(23)으로 구성하는 것이 가능하다. 그리고, 전환 위상차판(8)에서는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 위치 및 크기에 대응하여, 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 형성한다. 따라서, 전환 위상차판(8)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)의 면적은 액정 패널(6)에서 묶여 세트가 되는 수평 라인(23)의 갯수에 따라 커진다. 그 결과, 전환 위상차판(8)에서 제 1 편광 영역(31)과 인접하는 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역을 적게 할 수 있다.
그 결과, 크로스토크를 발생시키는 제 1 편광 영역(31)과 인접하는 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역이 적어지는 점에서, 입체 화상 표시 장치(1) 전체로서는 크로스토크의 발생이 적어진다. 따라서, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)을 형성하기 위해, 묶여 세트가 되는 수평 라인(23)의 수의 증가에 따라서 크로스토크는 억제되고 관찰자(50)는 크로스토크를 느끼기 어려워진다.
따라서, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 크로스토크의 감소에 의해 시야각이 확대되고, 시야각 특성이 향상된다.
이상에서 크로스토크의 감소 및 시야각 특성의 향상이라는 관점으로부터는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)을 형성할 때, 편의상 묶어 1세트로 하는 수평 라인(23)의 갯수를 보다 많게 하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 타입의 크로스토크는 전환 위상차판(8)의 서로 인접하는 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역에서 일어나는 것은 상기했다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이 전환 위상차판(8)의 액정 디스플레이(3)에 대향하는 면에서의 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역에, 차광부인 블랙 스트라이프(122)를 설치하는 것이 유효하다. 상기 블랙 스트라이프(122)는 띠 형상을 갖고, 도 3에 도시한 바와 같이 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역에 대응하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 블랙 스트라이프(122)를 설치함으로써 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)에 인접하는 제 2 편광 영역(32)에 입사될 우측 눈용 또는 좌측 눈용의 화상광 중, 그 경계를 넘어 인접하는 제 1 편광 영역(31)에 입사되는 화상광을 흡수하여 차단하는 것이 가능해진다.
동일하게, 블랙 스트라이프(122)를 설치함으로써 전환 위상차판(8)의 제 2 편광 영역(32)에 인접하는 제 1 편광 영역(31)에 입사될 우측 눈용 또는 좌측 눈용의 화상광 중, 그 경계를 넘어 인접하는 제 2 편광 영역(32)에 입사되는 화상광을 흡수하여 차단하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 전환 위상차판(8)에 차광부로서 블랙 스트라이프(122)를 설치함으로써 입체 화상 표시 장치(1)에서 크로스토크가 잘 발생하지 않게 할 수 있다.
또한, 전환 위상차판(8)에서는 기판(114, 115)상의 투명 전극(119, 120)이 패터닝되거나, 또는 배향막(117, 118)이 상기한 편광 영역마다의 배향 처리가 되어 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 액정 디스플레이(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 대응하여 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)에서 서로 다른 위상차 상태가 되도록 액정(116)의 배향 변화를 시키는 것이 가능해져 있다. 그 때문에, 전환 위상차판(8)에서 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 경계에서는 액정의 다른 배향 변화에 기인하는 액정의 디스클리네이션이 발생할 우려가 있다.
따라서, 블랙 스트라이프(122)를 설치함으로써 인접하는 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 경계에서 발생하는 액정의 디스클리네이션을 커버할 수 있다. 그 결과, 우측 눈용 또는 좌측 눈용의 화상광에서 액정의 디스클리네이션의 영향이 나타나는 것을 방지할 수 있다.
이러한 블랙 스트라이프(122)는 증착 크롬 박막을 포토리소그래피법에 의해 포토 에칭하여 릴리프 형성한 것이 일반적이다. 그리고, 예를 들어 바인더 수지에 필라 성분을 분산시킨 것 등으로 형성하는 것도 가능하다. 필라 성분은 금속 입자 및 그 산화물, 또는 안료, 염료를 사용한다. 필라 성분의 색조는 상술한 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광에 대해서 흑색인 것이 바람직하다. 그리고, 안료 및 염료를 분산 또는 용해시키는 바인더 수지는 공지의 수지, 예를 들어 아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르, 노보락 수지, 폴리이미드, 에폭시 수지, 염화 비닐·아세트산 비닐코폴리머, 니트로셀룰로스, 또는 이들 조합 등을 사용할 수 있다.
이상의 효과를 갖는 블랙 스트라이프(122)이지만, 그 형성에 대해서 이하를 고려를 할 필요가 있다.
즉, 입체 화상 표시 장치(1)에서는 도 3에 도시한 바와 같이 전환 위상차판(8)과 액정 디스플레이(3)가 배치된다. 그 때문에, 액정 디스플레이(3)에서의 편광판(7)이 부착된 측의 면이, 전환 위상차판(8)에서의 블랙 스트라이프(122)가 설치된 면과 대향하고 있다. 그리고, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)이 액정 패널(6)의 제 1 화상 생성 영역(21) 및 제 2 화상 생성 영역(22)과 각각 대향하도록 액정 디스플레이(3)와 전환 위상차판(8)이 서로의 면 방향에 대해서 위치 결정되어 있다.
따라서, 블랙 스트라이프(122)는 액정 디스플레이(3)를 투과하여 관찰자(50)의 눈에 도달하는 화상광의 일부를 차광하는 형태로 기능한다. 즉, 크로스토크의 감소에는 유효하지만, 입체 화상 표시 장치(1)의 화상 표시에서의 화면 휘도는 저하된다.
예를 들어 상기와 같이 전 수평 라인의 각각에 대응하도록, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 설치한 경우, 제 1 편광 영역(31)과 인접하는 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역은 가장 많아진다. 그리고, 그 경계 영역마다 배치되는 블랙 스트라이프(122)의 수는 가장 많아진다. 그 결과, 블랙 스트라이프(122)의 형성에 의한 화면 휘도의 저하의 영향은 가장 큰 것이 된다.
따라서, 전환 위상차판(8)에서는 블랙 스트라이프(122)를 형성하여 크로스토크의 감소에 유효하게 사용하지만, 화면 휘도의 관점으로부터는 그 형성수를 가능한 적게 하는 것이 바람직하다.
그 경우, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 액정 패널(6)에서는 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 복수의 수평 라인(23)으로 구성하는 것이 가능하다. 그리고, 전환 위상차판(8)에서는 상술한 바와 같이 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 면적이 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 대응한다. 따라서, 그들 면적은 액정 패널(6)에서 묶여 편의상 1조가 되는 수평 라인(23)의 갯수에 따라 커진다. 따라서, 액정 패널(6)에서 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 복수의 수평 라인(23)으로 구성함으로써, 위상차판(8)에서는 제 1 편광 영역(31)과 인접하는 제 2 편광 영역(32)의 경계 영역을 감소시킬 수 있다. 그리고, 그 경계 영역에 형성되는 블랙 스트라이프(122)의 수를 적게 할 수 있다.
그 결과, 본 실시형태의 입체 화상 표시 장치(1)에 의해 입체 화상을 관찰하는 경우, 관찰자(50)는 블랙 스트라이프(122)에 의한 화면 휘도의 저하가 감소된, 고휘도의 입체 화상을 관찰자(50)는 얻을 수 있다.
다음에 크로스토크의 개선이라는 관점으로부터 전환 위상차판(8)의 구조에 착안한 경우, 전환 위상차판(8)을 구성하는 기판을 보다 바람직한 것으로 하는 것이 유효하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전환 위상차판(8)을 구성하는 기판(114, 115)에 대해서 투명하고 고강도의 유리 기판을 선택하여 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 기판(114, 115)의 두께는 보다 두꺼워지고, 상기한 크로스토크의 발생을 조장할 염려가 있다.
따라서, 기판(114, 115)에는 높은 강도와 투명성을 유지하면서, 두께가 보다 얇은 기판을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 기판(114, 115)으로서는 폴리카보네이트(PC) 필름, 트리아세틸셀룰로스(TAC) 필름, 시클로올레핀폴리머(COP) 필름, 또는 PES(폴리에테르설폰) 필름의 선택이 가능하다. 그리고 특히, 유리와 에폭시 수지를 복합화한 투명의 유기 무기 복합 필름, 즉 유리크로스 강화 투명 필름의 사용이 바람직하다.
유리크로스 강화 투명 필름은 이하와 같이 하여 제조되는 필름이다.
우선, 길이가 긴 유리크로스에 수지를 함침시키고, 반경화의 상태까지 건조한다. 그리고, 상기 반경화 상태에서 적당한 크기로 절단한 후, 수지가 경화되는 온도에서 프레스 등 가열 처리를 실시하고, 원하는 유리크로스 강화 투명 필름을 완성한다.
이와 같은 유리 강화 투명 필름은 에폭시 수지 등 매트릭스 중에 유리크로스가 적층되어 있는 구조이고, 유리크로스의 면방향에서 특히 낮은 열팽창률을 갖는다.
유리크로스 강화 투명 필름은 내열성이 높고 온도나 습도에 대한 칫수 안정성이 높다. 그리고, 에폭시 수지와 유리의 광학물성을 근접시킴으로써 높은 투명성을 실현하고 있다. 또한, 이산화규소에 의한 피복에 의해 가스배리어성을 향상시킬 수 있고, 표면에 ITO를 형성하는 것이 가능하다.
따라서, 기판(114, 115)으로서 이 유리크로스 강화 투명 필름을 사용한 경우에 기판(114, 115)은 보다 얇아지고 경량화되며, 또한 잘 깨지지 않게 하는 것이 가능해진다.
이상의 검토 결과로부터, 입체 화상 표시 장치(1)에서의 크로스토크의 감소와 화면 휘도의 저하 감소의 관점에서, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성하기 위해 하나의 세트로 하는 수평 라인(23)의 수는 복수개인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 그리고, 또한 묶어 편의상 하나의 세트로 하는 수평 라인(23)의 수를 보다 많게 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
그리고, 전환 위상차판(8)에서는 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 면적을, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)의 위치와 크기에 대응하여 보다 크게 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
그리고, 그 때 함께 전환 위상차판(8)을 구성하는 기판(114, 115)을 얇은 것으로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
그래서 다음에, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성하기 위해 편의상 하나의 세트가 되는 수평 라인(23)의 갯수, 및 대응하는 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 크기에 대해서 고찰한다.
즉, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서 상술한 고찰에 따라 액정 패널(6)에서 편의상 하나의 세트가 되는 수평 라인(23)의 수를 무제한으로 증대시키는 것이 가능하다. 그러나, 그 경우에는 상술한 종래의 입체 화상 표시 장치에서 알려져 있는 것과 동일한 문제를 일으키게 된다. 즉, 종래의 셔터 안경 방식의 입체 화상 표시 장치에서는 표시 화상이 깜빡이는 플리커의 발생이나 표시 화면에서의 휘도의 저하나, 좌우 눈에 비치는 화상에 시간차가 발생하여 관찰자(50)에 있어서는 자연스러운 화상이 얻어지지 않는다는 문제점 등을 갖고 있다. 그리고, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서도 상술한 액정 패널(6)에서 편의상 하나의 세트가 되는 수평 라인(23)의 수를 무제한으로 증대시킨 경우, 동일한 문제가 염려된다.
따라서, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 크로스토크의 감소와 화면 휘도의 저하 억제라는 점을 고려하고, 한편 플리커의 억제나 관찰자(50)에게 있어서의 자연스러운 입체 화상을 가능하게 한다는 점을 고려할 필요가 있다. 그리고, 이러한 상반된 관점으로부터의 고찰에 기초하여, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성하기 위해 묶어 하나의 세트로 하는 수평 라인(23)의 수를 선택하는 것이 바람직하다. 그리고, 전환 위상차판(8)에서 최적인 기판 선택을 하고, 또한 액정 패널에서의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 대응하여 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 형성하는 것이 바람직하다.
이상의 고찰과 예의 검토의 결과, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 구체적으로 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)은 각각, 액정 패널(6)의 수직 방향으로 연속하여 나열된 2개 내지 60개의 수평 라인(23)으로 이루어진 화상 형성 영역인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
그리고, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)은 각각, 액정 패널(6)의 수직 방향으로 연속하여 나열된 3개 내지 30개의 수평 라인(23)으로 이루어진 화상 형성 영역인 것이 보다 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한, 5개 내지 15개의 수평 라인(23)으로 이루어진 화상 형성 영역인 것이 가장 바람직한 것을 알 수 있었다. 그리고, 그에 대응하는 위치와 크기에서 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 형성하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
다음에, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치를 구성하는 전환 위상차판(8)의 작용과, 편광 안경(10)에 대해서 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)에는 편광축이 수평 방향과 수직인 방향에 있는 직선 편광으로서, 예를 들어 우측 눈용 화상광이 입사된다. 그리고, 액정(116)에서의 배향 상태의 선택과 위상차 필름(121)의 작용에 의해, 상기 입사된 우측 눈용 화상광을 좌측 회전의 원편광으로서 출사하는 것이 가능하다. 또한 그 경우, 제 2 편광 영역(32)에서는 동일하게 액정(116)에서의 배향 상태의 선택과 위상차 필름(121)의 작용에 의해, 입사된 좌측 눈용 화상광을 우측 회전의 원편광으로서 출사하도록 한다.
다음에, 전환 위상차판(8)에서 스위칭을 실시하고, 액정(116)에서의 배향 상태를 변화시키면, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서 앞의 상태와 다른 액정의 배향 상태를 실현하게 된다. 그러한 경우, 위상차 필름(121)의 작용과 함께, 제 1 편광 영역(31)에 입사된 좌측 눈용 화상광을 우측 회전의 원편광으로서 출사하는 것이 가능하다. 또한 그 경우, 제 2 편광 영역(32)에서는 동일하게 액정(116)에서의 배향 상태의 선택과 위상차 필름(121)의 작용에 의해 입사된 우측 눈용 화상광을 좌측 회전의 원편광으로서 출사하게 한다.
따라서, 예를 들어 제 1 편광 영역(31)을 투과한 우측 눈용 화상광과, 제 1 편광 영역(32)을 투과한 좌측 눈용 화상광은 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이 그 회전 방향이 서로 역방향인 원편광이 된다. 또한, 도 1의 전환 위상차판(8)에서의 화살표는 상기 전환 위상차판(8)을 통과한 편광의 회전 방향을 모식적으로 도시하고 있다.
또한, 입체 화상 표시 장치(1)는 상기한 바와 같이 전환 위상차판(8)보다도 관찰자(50)측에 확산판을 배치해도 좋다. 즉, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 투과한 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광을 수평 방향 또는 연직 방향의 적어도 한쪽 방향으로 확산되는 확산판을 갖고 있어도 좋다. 이와 같은 확산판에는 예를 들어 수평 방향 또는 연직 방향으로 연장되거나 볼록한 어묵 형상의 볼록 렌즈(실린드리컬 렌즈)가 복수 배치된 렌티큘러 렌즈 시트 또는 볼록 렌즈가 평면 형상으로 복수 배치된 렌즈 어레이 시트가 사용된다.
입체 화상 표시 장치(1)에 의해 입체 화상을 관찰하는 경우, 관찰자(50)는 입체 화상 표시 장치(1)로부터 투영되는 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광을 편광 안경(10)을 쓰고 관찰한다. 이 편광 안경(10)에는 관찰자(50)의 우측 눈에 해당하는 위치에 우측 눈용 안경부(41)가 배치되고, 좌측 눈에 해당하는 위치에 좌측 눈용 안경부(42)가 배치된다.
도 4a 및 4b는 우측 눈용 안경부(41) 및 좌측 눈용 안경부(42)의 구성을 설명하는 모식적인 분해 사시도이다. 그리고, 도 4a가 좌측 눈용 안경부(42)의 구성을 설명하고, 도 4b가 우측 눈용 안경부(41)의 구성을 설명한다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 편광 안경(10)을 구성하는 우측 눈용 안경부(41) 및 좌측 눈용 안경부(42)는 각각 1/4 파장판(43a, 43b)와, 편광판(45a, 45b)을 이 순서로 구비하고, 이들이 프레임에 고정되어 있다.
이 때, 본 실시 형태의 편광 안경(10)에서는 그 사용시의 관찰자(50)가 편광 안경(10)을 쓰고 액정 디스플레이(3)와 대향한 경우, 우측 눈용 안경부(41)의 1/4 파장판(43a)의 광학축이 수평 방향으로부터 우측 상부 45도(지면의 우측 상방 45도)의 방향에 있다. 그리고, 편광판(45a)의 투과축이 수평 방향과 평행인 방향에 있다. 따라서, 입체 화상 표시 장치(1)의 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 투과한, 각각 원편광인 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광은 우측 눈용 안경부(41) 및 좌측 눈용 안경부(42)가 갖는 1/4 파장판(43a, 43b)에 입사되고, 그 작용에 의해 직선 편광으로서 출사된다.
이상에서, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 주된 구성에 대해서 설명했지만, 다음에 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 주요부인 전환 위상차판(8)에 대해서 보다 구체적인 구성예를 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 전환 위상차판(8)은 기판(114, 115)상의 투명 전극(119, 120)에 전압을 인가함으로써 액정(116)의 배향 변화를 일으키는 것이 가능해지도록 구성되어 있다. 전환 위상차판(8)은 액정표시 디스플레이에 사용되는 다양한 액정 모드를 이용하여 구성하는 것이 가능하다. 예를 들어, TN(Twisted Nematic)형 액정 소자, 호모지니어스형 액정 소자, 또는 강유전성 액정 소자를 이용하여 구성하는 것이 가능하다.
이하에서, 도 3을 이용하여 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 구성예에 대해서 설명한다. 또한, 각 구성예에서 공통되는 부재에 대해서는 편의상 공통되는 부호를 사용하여 설명한다.
처음에, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 1 구성예로서 TN형 액정소자를 이용한 예의 제조법과 구성에 대해서 설명한다.
TN형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)의 제조에서는 우선 유리크로스 강화 투명 필름으로 이루어진 기판(114, 115)을 준비한다. 그리고, 전방면측의 기판(115) 상에 상술한 바와 같이 띠 형상으로 패터닝된 블랙 스트라이프(122)를 형성한다. 다음에 각각의 기판(114, 115) 상에 스패터링법을 사용하여 투명 도전층(예를 들어 ITO막)을 두께 100㎚~140㎚로 형성한다. 그 후, 투명 도전층을 포토리소그래피법을 사용하여 패터닝함으로써 투명 전극(119, 120)을 형성한다.
계속해서, 투명 전극(119, 120)상에 스핀코트법을 사용하여 소정의 프레틸트각을 수반하여 액정이 수평 배향되도록 배향막(117, 118)을 두께 50㎚의 두께로 형성하고, 그 배향막(117, 118)에 러빙 처리를 실시한다. 이 때 배향막(117, 118)으로의 러빙 처리는 기판(114, 115)을 대향 배치했을 때 러빙 방향이 서로 직행이 되도록 실시한다.
다음에 한쌍의 기판(114, 115)의 기판간 거리인 셀갭이 5.2 ㎛가 되도록 접합한다. 구체적으로는 한쪽의 기판상에 플라스틱 스페이서(도시되지 않음)을 도포한 후, 한쌍의 기판(114, 115)을 서로 대향하도록 배치하고, 표시 영역의 주변에 인쇄된 열경화형 접착제로 경화시킴으로써 양기판을 고정한다.
계속해서, 기판(114, 115)의 틈에 진공 주입법을 사용하여 액정 재료를 충전함으로써 액정(116)을 형성한다. 여기에서 액정 재료는 굴절률 이방성(Δn)이 0.0924의 네마틱 액정 재료에 광학 활성 물질 CB15를 0.15 wt% 함유시킨 것을 사용한다.
이렇게 함으로써 액정(116)은 전압 무인가 상태인 초기 상태에서 90도 틀어진 배향의 상태가 된다. 따라서, TN형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)은 액정(116)의 배향 변화의 유기에 의해, 액정(116)이 90도 선광성(旋光性)을 갖는 상태와 그러한 선광성을 갖지 않는 상태의 2가지 상태를 전환하는 것이 가능한 전환 위상차판(8)으로서 기능한다. 또한, TN형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)은 액정(116)이 90도인 선광성을 갖는 경우, 편광축이 수평 방향과 수직인 방향에 있는 직선 편광으로서 입사된 화상광을, 수평 방향과 평행인 직선 편광으로서 출사하는 것이 가능하다.
다음에, TN형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)을 화소 표시를 위한 상술한 액정 디스플레이(3)의 화소에 맞추어 위치 맞춤을 실시한다. 그리고, 접착재(101)를 통하여 접합을 실시한다.
다음에, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 2 구성예로서 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 예의 제조법과 구성에 대해서 설명한다.
호모지니어스형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)의 제조에서는 우선 처음으로, 유리크로스 강화 투명 필름으로 이루어진 기판(114, 115)을 준비한다. 그리고, 전방면측의 기판(115) 상에 상술한 바와 같이 띠형상으로 패터닝된 블랙 스트라이프(122)를 형성한다. 다음에 각각의 기판(114, 115) 상에 스패터링법을 사용하여 투명 도전층(예를 들어 ITO막)을 두께 100㎚~140㎚로 형성한다. 그 후, 투명 도전층을 포토리소그래피법을 사용하여 패터닝함으로써 투명 전극(119, 120)을 형성한다.
계속해서 투명 전극(119, 120)상에 스핀 코트법을 사용하여 소정의 프레틸트각을 수반하여 액정이 수평 배향되도록 배향막(117, 118)을 두께 50㎚의 두께로 형성하고, 그 배향막(117, 118)에 러빙 처리를 실시한다. 이 때 배향막(117, 118)으로의 러빙 처리는 기판(114, 115)을 대향 배치했을 때 러빙 방향이 서로 평행이 되도록 또한, 배향 방향이 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)에 있도록 실시한다.
다음에, 한쌍의 기판(114, 115)의 기판간 거리인 셀갭이 1.03㎛가 되도록 접합한다. 구체적으로는 한쪽 기판상에 플라스틱 스페이서(도시되지 않음)를 도포한 후, 한쌍의 기판(114, 115)을 서로 대향하도록 배치하고, 표시 영역의 주변에 인쇄된 열경화형의 접착제로 경화시킴으로써 양기판을 고정한다.
계속해서, 기판(114, 115)의 간극에 진공 주입법을 사용하여 액정 재료(BL 0.35, Δn=0.267, 메르크사제)를 충전함으로써 액정(116)을 형성한다. 이렇게 함으로써 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 액정(116) 부분은 위상차값이 550㎚ 기준으로 1/2 파장에 대응하는 값이 된다. 따라서, 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환위상차판(8)은 편광 영역마다의 액정(116)의 배향 변화의 유기에 의해, 위상차가 없는 상태와 위상차가 1/2 파장인 1/2 파장판의 상태의 2개의 상태를 전환하는 것이 가능한 전환 위상차판(8)으로서 기능한다. 다음에, 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)을 화소 표시를 위한 상술한 액정 디스플레이(3)의 화사에 맞추어 위치 맞춤을 실시한다. 그리고, 접착재(101)를 통하여 접합을 실시한다.
또한, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 3 구성예로서 강유전성 액정 소자를 이용한 예의 제조법과 구성에 대해서 설명한다.
강유전성 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)의 제조에 있어서는 우선 처음에 유리크로스 강화 투명 필름으로 이루어진 기판(114, 115)을 준비한다. 그리고, 전방면측의 기판(115) 상에 상술한 바와 같이 띠 형상으로 패터닝된 블랙 스트라이프(122)를 형성한다. 다음에, 각각의 기판(114, 115)상에 스패터링법을 사용하여 투명 도전층(예를 들어 ITO막)을 두께 100㎚~140㎚로 기판(114, 115)상의 전면(全面)이 평평한 형태가 되도록 형성하고, 투명 전극(119, 120)으로 한다.
계속해서, 투명 전극(119, 120)상에 스핀코트법을 사용하여 액정이 수평 배향하도록 광배향용 배향막(117, 118)을 30㎚의 두께로 형성하고, 그 배향막(117, 118)에 광배향 기술을 적용하여 수평 배향막을 형성한다. 이 때 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 제 1 편광영역(31) 및 제 2 편광영역(32)에 대응하고, 각각의 전압 인가시에 실현되는 액정(116)의 배향 방향이 다른 상태가 되도록, 편광 영역마다로 구분된 조건으로 광 배향 처리를 한다.
다음에 한쌍의 기판(114, 115)의 기판간 거리인 셀갭이 3㎛가 되도록 접합한다. 구체적으로는 한쪽 기판상에 플라스틱 스페이서(도시되지 않음)를 도포한 후, 한쌍의 기판(114, 115)을 서로 대향하도록 배치하고, 표시 영역의 주변에 인쇄된 열 경화형 접착제로 경화시킴으로써 양기판을 고정한다.
계속해서, 기판(114, 115)의 간극에 진공 주입법을 사용하여 강유전성 액정 재료(Δn=0.25, 콘앵글 45도)를 충전함으로써 액정(116)을 형성한다. 또한, 액정 변조율이 70% 정도라고 상정하고, 이러한 변조율로 액정(116)의 위상차가 1/2 파장이 되도록 액정의 Δn과 셀갭은 선택된다.
이렇게 함으로써 투명 전극(119, 120)에 전압을 인가하여 액정(116)에 대해서 면내 균일하게 전압을 인가한 경우, 제 1 편광 영역(31)의 액정(116)의 광학축은 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 수평 방향이나, 또는 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)가 된다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에서는 제 1 편광 영역과 다른 상태가 되어, 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)이나 또는 수평 방향이 된다.
그리고, 투명 전극(119, 120)에 상기와 다른 극성의 전압을 인가하여 액정(116)에 대해서 면내 균일하게 전압을 인가한 경우, 제 1 편광 영역(31)의 액정(116)의 광학축은 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)이나, 또는 수평 방향이 된다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에서는 제 1 편광 영역과 달라지고, 액정(116)의 광학축은 수평 방향이나, 또는 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)가 된다.
즉, 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서는 극성이 다른 전압의 인가에 의해 각각 수평 방향과 좌측 상방 45도의 방향 사이에서 스위칭을 한다. 그리고, 그 때, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서는 서로 액정(116)의 광학축이 45도 어긋나도록 구성되어 있다.
다음에, 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)을 화소 표시를 위한 상술한 액정 디스플레이(3)의 화소에 맞추어 위치 맞춤을 실시한다. 그리고, 접착재(101)를 통하여 접합을 실시한다.
또한, 상기한 예에서는 투명 전극(119, 120)의 구조를 전면이 평평한 형태가 되도록 했지만, 상기한 TN형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8) 등과 동일하게 투명 전극(119, 120)을 패터닝하여 사용하는 것도 가능하다. 그 경우, 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에 대응하여 투명 전극(119, 120)을 스트라이프 형상으로 패터닝하는 것도 가능하다. 그와 같이 함으로써 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 임의의 부분에서 액정(116)의 배향 변화를 야기하는 것이 가능해진다. 즉, 전면적으로 한번에 액정(116)의 배향 변화를 야기할 뿐만 아니라, 임의의 장소와 임의의 순번으로, 순차적인 액정(116)의 배향변화를 일으키는 것이 가능해진다.
이상, 전환 위상차판(8)의 구체적 구성예에 대해서 설명했지만, 그것이 구비하는 투명 전극(119, 120)을 패터닝하는 경우, 종래의 경우인, 액정소자가 표시소자로서 사용되는 경우와는 다른 구조로 하는 것이 바람직하다.
도 5a는 종래의 패시브 구동형 액정표시소자의 전극 구조를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 5b는 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 전극 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5a에 도시한 바와 같이 종래의 패시브 구동형 액정 표시 소자(300)에서는 상부 전극(302)과 하부 전극(301)은 각각 스트라이프 형상으로 패터닝되고 각각이 직교하도록, 매트릭스 형상으로 설치된다.
한편, 도 5b에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)에서는 패시브 구동을 실시하고자 하는 경우, 상부측의 투명 전극(120)과 하부측의 투명 전극(119)은 각각 스트라이프 형상으로 패터닝되지만, 매트릭스 형상으로 설치하지 않고 평행으로 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 투명 전극(119, 120)의 패터닝에 대해서는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)이 크기와 위치 관계에 대응하여 크기를 정하여 패터닝하는 것이 가능하다. 즉, 액정 패널(6)에서는 수평 라인(23)을 원하는 수로 묶어 하나의 세트로 하고, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성한다. 그리고, 전환 위상차판(8)에서는 그 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역의 위치와 크기에 대응하도록, 투명 전극(119, 120)을 적당한 크기로 패터닝하고 전환 위상차판(8)에서의 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)을 구성하는 것이 가능하다.
또한, 투명 전극(119, 120)의 패터닝에 대해서는 액정 패널(6)의 전 수평라인(23)의 각각에 대응하도록 크기와 위치 관계를 정하고, 액정 패널(6)과 동일한 전극의 패터닝을 하는 것도 가능하다. 그리고, 액정 패널(6)에서 원하는 수의 수평 라인(23)을 묶어 구성된 하나의 세트에 대해서, 동일한 구성의 세트를 투명 전극(119)과 투명 전극(120)에서 형성하는 것이 가능하다. 그 결과, 대응하는 투명 전극(119)의 세트와 투명 전극(120)의 세트에 의해, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)이나 제 2 편광영역(32)을 구성하는 것이 가능하다. 그리고, 그 제 1 편광 영역(31)이나 제 2 편광 영역(32)의 영역마다 동일한 액정(116)의 배향 변화를 야기시키는 것이 가능하다. 즉, 전환 위상차판(8)에서 스위칭을 실시하고, 그 결과 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서 앞의 상태와 다른 액정의 배향 상태를 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태인 전환 위상차판(8)은 액티브 구동형의 액정 소자를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.
도 6a는 종래의 액티브 구동형 액정 표시 소자(310)의 구성을 모식적으로 도시한 도면이고, 도 6b는 액티브 구동형 액정 소자를 이용하는 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 주요부의 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
종래의 액티브 구동형 액정표시소자(310)에서는 도 6a에 도시한 바와 같이 주사선(312)과 신호선(311)이 각각 직교하도록, 매트릭스 형상으로 설치되고, 그 교점에 액티브 소자(313)가 설치되어 화소 전극(314)이 배치되어 있다.
한편, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)에서는 도 6b에 도시한 바와 같이 액티브 구동형 액정 소자를 이용하여 구성하는 경우, 주사선(320)과 신호선(321)을 평행이 되도록 설치한다. 그리고, 상부측의 투명 전극(120)인 화소 전극은 구비하는 액티브 소자(323)에서 액정(116)을 구동할 수 있는 최대의 횡폭을 갖고 가로로 긴 구조로 되는 것이 바람직하다.
그리고, 액티브 소자(323)와 투명 전극(120)의 형성에 대해서는 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)의 크기와 위치 관계에 대응하여 투명 전극(120)의 크기를 정하여 패터닝하고, 액티브 소자(323)를 설치하는 것이 가능하다. 즉, 액정 패널(6)에서 수평 라인(23)을 원하는 수로 묶어 하나의 세트로서의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)을 구성한다. 그리고, 전환 위상차판(8)에서는 제 1 화상형성영역(21)과 제 2 화상형성영역(22)의 위치와 크기에 대응하도록, 적당한 크기의 투명 전극(120)과 액티브 소자(323)를 형성하고 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)을 구성하는 것이 가능하다.
또한, 액티브 소자(323)와 투명 전극(120)의 형성에 대해서는 액정 패널(6)의 전 수평라인(23)의 각각에 대응하도록 크기와 위치 관계를 정하고, 투명 전극(120)의 패터닝을 실시하며, 각각에 대해서 액티브 소자를 설치하는 것도 가능하다. 그 경우, 액정 패널(6)에서 묶여 하나의 세트가 되는 수평 라인(23)의 수의 선택에 맞추어 액티브 소자(323)와 투명 전극(120)의 조합을 소정수 묶어 하나의 세트로 한다. 그리고, 그 세트에 의해, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)을 구성하는 것이 가능하다. 그리고, 그 세트마다 동일한 구동을 실시하고 액정(116)에서의 동일한 배향 상태의 변화를 야기하여, 전환 위상차판(8)에서 스위칭을 실시한다. 그 결과, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서 앞의 상태와는 다른 액정의 배향 상태를 실현하는 것이 가능해진다.
이상, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 주된 구성에 대한 설명을 했다. 다음에 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)를 사용하여, 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광으로부터, 관찰자(50)에 입체 화상으로서 인식시키는 방법에 대해서 설명한다.
도 7a 및 7b는 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)를 사용하여 입체 화상을 관찰자(50)에게 인식시키는 방법을 설명하는 도면이다. 그리고, 도 7a는 어느 하나의 프레임 화상을 관찰자(50)에게 인식시키는 방법을 설명하는 도며이고, 도 7b는 프레임의 전환에 의해 화상 표시 영역이 교체된 후의 프레임 화상을 관찰자(50)에게 인식시키는 방법을 설명하는 도면이다.
관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)에 의해 입체 화상을 관찰할 때, 어느 하나의 프레임 화상이 표시되는 경우, 액정 패널(6)의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)에는 상술한 바와 같이 우선, 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상이 각각 대응하여 형성된다.
그리고, 도 7a에 화살표로 나타낸 바와 같이 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 우측 눈용 화상광 및 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 좌측 눈용 화상광은 편광판(7)을 투과하여, 각각 수평 방향과 수직인 방향의 편광축을 갖는 직선 편광이 된다.
계속해서, 전환 위상차판(8)에 입사된다. 이 때, 전환 위상차판(8)에서는 액정(116)의 제 1 편광 영역(31)에서 편광판(7)으로부터 입사된 직선 편광을 그대로 위상차 필름(121)으로 입사시킨다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에서는 수평 방향과 평행인 방향의 편광축이 되도록 변환하여 위상차 필름(121)으로 입사시킨다.
따라서, 우측 눈용 화상광이 입사된 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)에서는 도 7a에 화살표로 도시한 바와 같이 상기 입사된 우측 눈용 화상광을 좌측 회전의 원편광으로서 출사한다. 또한, 제 2 편광 영역(32)에서는 도 7a에 화살표로 도시한 바와 같이 입사된 좌측 눈용 화상광을 우측 회전의 원편광으로서 출사한다.
다음에, 이렇게 하여 얻어진 우측 눈용 화상광과 좌측 눈용 화상광은 각각 관찰자(50)가 쓰는 편광 안경(10)에 입사된다. 편광 안경(10)은 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 우측 눈용 안경부(41) 및 좌측 눈용 안경부(42)가 구성되어 있다.
따라서, 편광 안경(10)에서는 우측 눈용 안경부(41)가 구비하는 1/4 파장판(43a)을 투과하여 수평 방향과 평행인 직선 편광에 회전되고, 관찰자(50)의 우측 눈에 도달하게 된다.
한편, 좌측 회전의 원편광인 우측 눈용 화상광이 좌측 눈용 안경부(42)에 입사된 경우, 도 7a에 화살표로 도시한 바와 같이 좌측 눈용 안경부(42)가 구비하는 1/4 파장판(43b)을 투과하여 수평 방향과 수직인 직선 편광으로 변환된다. 그리고, 편광판(45b)에 입사되지만, 편광판(45b)을 투과하지 못하고 차단되어, 관찰자(50)의 좌측 눈에는 도달되지 않는다.
또한, 우측 회전의 원편광이었던 좌측 눈용 화상광은 좌측 눈용 안경부(42)가 구비하는 1/4 파장판(43b)을 투과하여 수평 방향과 평행인 직선 편광으로 변환되고, 관찰자(50)의 좌측눈에 도달하게 된다.
한편, 우측 회전의 원편광인 좌측 눈용 화상광이 우측 눈용 안경부(41)에 입사된 경우, 우측 눈용 안경부(41)가 구비하는 1/4 파장판(43a)을 투과하여 수평 방향과 수직인 직선 편광으로 변환된다. 그리고, 편광판(45a)에 입사되지만 투과하지 못하고 차단되어, 관찰자(50)의 오른쪽 눈에는 도달하지 않게 된다.
이렇게 하여 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 투과한 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광이 출사하는 범위내에서 상기와 같이 편광 안경(10)을 쓰고 입체 화상 표시 장치(1)를 관찰함으로써 우측 눈에서는 우측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있고, 좌측 눈에서는 좌측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있게 된다. 따라서, 관찰자(50)는 이들 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광을 입체 화상으로서 인식할 수 있다.
다음에, 도 7b에 도시한 바와 같이 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)에 의해 입체 화상을 관찰할 때, 상술한 바와 같이 프레임의 전환에 수반하는 화상 형성 영역의 교체가 실시된 경우에 대해서 설명한다. 즉, 프레임 전환 후, 액정 패널(6)에서의 제 1 화상 형성 영역(21) 및 제 2 화상 형성 영역(22)의 각각에 좌측 눈용 화상 및 우측 눈용 화상이 형성되도록 이루어진 경우에 대해서 설명한다.
이 경우, 프레임의 전환에 수반되는 화상 형성 영역의 교체에 대응하여 전환 위상차판(8)에서는 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 위상차 상태의 전환이 실시된다. 구체적으로는 제 1 편광 영역(31)에서는 프레임의 전환전의 제 2 편광 영역(32)의 위상차 상태와 동일한 위상차 상태로 전환된다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에서는 프레임 전환전의 제 1 편광 영역(31)의 위상차 상태와 동일한 위상차 상태로 전환된다.
따라서, 상술한 경우와 동일하게, 액정 패널(6)에서의 제 1 화상 형성 영역(21)을 투과한 좌측 눈용 화상광 및 제 2 화상 형성 영역(22)을 투과한 우측 눈용 화상광은 도 7b에 화살표로 나타낸 바와 같이 편광판(7)을 투과하고, 각각 수평 방향과 수직인 방향의 편광축을 갖는 직선 편광이 된다.
그리고, 전환 위상차판(8)에 입사되지만, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)에는 좌측 눈용 화상광이 입사된다. 그리고, 도 7b에 화살표로 도시한 바와 같이 상기 입사된 좌측 눈용 화상광을 우측 회전의 원편광으로서 출사한다. 또한, 제 2 편광 영역(32)에서는 입사된 우측 눈용 화상광을 좌측 회전의 원편광으로서 출사된다.
다음에 이렇게 하여 수득된 좌측 눈용 화상광과 우측 눈용 화상광은 각각 관찰자(50)가 쓰는 편광 안경(10)에 입사된다.
이 때, 편광 안경(10)에서는 우측 회전의 원편광인 좌측 눈용 화상광이 우측 눈용 안경부(41)에 입사된 경우, 도 7b에 화살표로 나타낸 바와 같이, 우측 눈용 안경부(41)가 구비하는 1/4 파장판(43a)을 투과하여 수평 방향과 수직인 직선 편광으로 변환되어, 편광판(45a)에 입사되지만 투과하지 못하고 차단되어, 관찰자(50)의 우측 눈에는 도달하지 않게 된다.
한편, 우측 회전의 원편광인 좌측 눈용 화상광은 좌측 눈용 안경부(42)에 입사되어 그것이 구비되는 1/4 파장판(43b)을 투과하고, 도 7b에 화살표로 도시한 바와 같이 수평 방향과 평행인 직선 편광으로 변환되어 편광판(45b)을 그대로 투과하여 관찰자(50)의 좌측 눈에 도달하게 된다.
또한, 좌측 회전의 원편광이었던 우측 눈용 화상광은 도 7b에 화살표로 나타낸 바와 같이, 우측 눈용 안경부(41)가 구비하는 1/4 파장판(43a)을 투과하여 수평 방향과 평행인 직선 편광으로 변환되어, 편광판(45a)을 그대로 투과하고, 관찰자(50)의 우측 눈에 도달하게 된다.
한편, 좌측 회전의 원편광인 우측 눈용 화상광이 좌측 눈용 안경부(42)에 입사된 경우, 도 7b의 화살표로 도시한 바와 같이, 좌측 눈용 안경부(42)가 구비하는 1/4 파장판(43b)을 투과하여 수평 방향과 수직인 직선 편광으로 변환되고, 편광판(45b)에 입사되지만, 편광판(45b)을 투과하지 못하고 차단되어, 관찰자(50)의 좌측 눈에는 도달하지 않는다.
이렇게 하여 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)을 투과한 좌측 눈용 화상광 및 우측 눈용 화상광이 출사하는 범위내에서 편광 안경(10)을 쓰고 입체 화상 표시 장치(1)를 관찰함으로써, 프레임 전환에 따라 우측 눈용 및 좌측 눈용 화상을 형성하는 영역이 교체되는 화상 형성 영역의 교체가 실시되었다고 해도 우측 눈에서는 우측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있다. 그리고, 좌측 눈에서는 좌측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있게 된다. 따라서, 관찰자(50)는 항상 이들 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광을 입체 화상으로서 인식할 수 있다.
따라서, 종래의 입체 화상 표시 장치에서 우측 눈용 및 좌측 눈용 화상을 형성하는 화상 형성 영역이 고정되어 있었으므로, 수직 해상도가 반감되는 등, 해상도가 저하되는 것에 비하여, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)는 해상도를 전혀 감소시키지 않고 액상 디스플레이(3)의 성능을 풀로 발휘시킨 풀 해상도에서의 표시가 가능해진다.
또한, 종래의 입체 화상 표시 장치에서는 항상 좌우 눈의 영상 중 어느 한쪽밖에 표시되지 않고, 입체를 인식하는 경우의 시간차가 발생하는 경우가 있었지만, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치에서는 항상 좌우 눈의 영상이 표시되어 있는 점에서, 관찰자의 피로감을 경감시킬 수 있다. 또한, 격한 움직임을 하고 있는 입체 화상의 경우에 일어나는 좌우 영상의 어긋남에 따른 입체시각의 위화감을 발생시키지 않는다는 효과도 있다.
이상, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)를 사용하여 관찰자(50)에게 입체 화상을 인식시키는 방법에 대해서 설명했지만, 다음에 그 경우에서의 전환 위상차판(8)의 보다 상세한 작용에 대해서, 상기한 구체예에 기초하여 설명한다. 또한, 각 구체예에서 공통되는 부재에 대해서는 편의상 동일한 부호를 사용하여 설명한다. 이하, 동일하다.
도 8a 및 8b는 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 1 예인 TN형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 구성과 작용에 대해서 설명하는 도면이다. 그리고, 도 8a에서는 어느 하나의 프레임 화상을 형성할 때의 전환 위상차판(8)의 작용을 나타내고, 도 8b에서는 프레임의 전환에 의해 화상 표시 영역이 교체된 경우의 프레임 화상을 형성할 때의 전환 위상차판(8)의 작용을 나타낸다.
전환 위상차판(8)의 제 1 예인, TN형 액정소자를 이용한 전환 위상차판(8)에서는 액정 패널(6)에서의 제 1 화상형성영역(21)과 제 2 화상형성영역(22)의 각각 대응하도록 투명 전극(119, 120)의 패터닝이 이루어지고, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)이 설치되어 있다. 따라서, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서 독립적으로 전압 인가에 의한 액정의 ON 상태 선택과 OFF 상태 선택이 가능하고, 각각 독립적인 액정 배향 변화가 가능해져 있다.
따라서, 도 8a에 도시한 바와 같이 액정 디스플레이(3)의 편광판(7)으로부터의 직선 편광(201)이 TN형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)에 입사했을 때 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)의 액정(116)을 ON 상태로 하고 액정의 배향 변화를 야기하는 것이 가능하다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)의 액정(116)에는 전압 인가하지 않고 OFF 상태로 하고 액정의 초기 배향 상태(90도 트위스트 배향)를 유지하는 것이 가능하다.
그 결과, 직선 편광(201)은 선광성이 없는 제 1 편광 영역(31)을 그대로 통과하고, 직선 편광(202)으로서 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 직선 편광(201)은 선광성이 있는 제 2 편광 영역(32)에서 광축이 회전되어 수평 방향과 평행인 직선 편광(203)으로 변환되고 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 1/4 파장판인 위상차 필름(121)의 작용에 의해 직선편광(202)과 직선 편광(203)은 각각 좌측 회전의 원편광(204)과 우측 회전의 원편광(205)으로 변환된다.
다음에, 도 8b에 도시한 바와 같이 액정 디스플레이(3)의 편광판(7)으로부터의 직선 편광(206)이 TN형 액정 소자를 이용한 예인 전환 위상차판(8)에 입사되었을 때, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)의 액정(116)에는 전압 인가되지 않고 OFF 상태로 하고, 액정의 초기 배향 상태를 유지한다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에서는 액정(116)에 전압을 인가하여 액정을 ON 상태로 하고, 액정의 배향 변화를 야기한다.
그 결과, 직선 편광(206)은 선광성이 있는 제 1 편광 영역(31)에서 광학축이 회전되어 수평 방향과 평행인 직선 편광(207)으로 변환되고, 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 직선 편광(206)은 선광성이 없는 제 2 편광 영역(32)을 그대로 통과하여 직선 편광(208)으로서 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 1/4 파장판인 위상차 필름(121)의 작용에 의해, 직선 편광(207)과 직선 편광(208)은 각각 우측 회전의 원편광(209)과 좌측 회전의 원편광(210)으로 변환된다.
다음에, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 2 예인 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 구성과 작용에 대해서 설명한다.
도 9a 및 9b는 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 2 예인 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 구성과 작용에 대해서 설명하는 도면이다. 그리고, 도 9a에서는 어느 하나의 프레임 화상을 형성할 때의 전환 위상차판(8)의 작용을 나타내고, 도 9b에서는 프레임 전환에 의해 화상 표시 영역이 교체된 경우의 프레임 화상을 형성할 때의 전환 위상차판(8)의 작용을 나타낸다.
호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에서는 액정 패널(6)에서의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)의 각각에 대응한 바와 같이 투명 전극(119, 120)의 패터닝이 이루어지고, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)이 설치되어 있다. 따라서, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서 독립적으로 전압 인가에 의한 액정의 ON 상태 선택과 OFF 상태 선택이 가능하고, 각각 독립적으로 액정의 배향 변화가 가능해져 있다.
따라서, 도 9a에 도시한 바와 같이 액정 디스플레이(3)의 편광판(7)으로부터의 직선 편광(211)이 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에 입사했을 때, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)의 액정(116)을 ON 상태로 하고 액정의 배향 변화를 야기하는 것이 가능하다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)의 액정(116)에는 전압 인가되지 않고 OFF 상태로 하여, 액정의 초기 배향 상태를 유지하는 것이 가능하다.
또한, 이 때, 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)은 상술한 바와 같이 위상차가 없는 상태와, 위상차가 1/2 파장인 상태의 2가지 상태를 전환하여 선택 가능한 위상차판으로서 기능한다. 즉, 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에서는 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 각 편광 영역마다 위상차가 없는 영역과 1/2 파장판으로서 작용하는 영역을 선택할 수 있도록 구성된다. 그리고, 액정(116)의 초기 배향 상태는 평행 배향이다. 또한, 그 배향 방향은 도 9a에 도시한 제 2 편광영역(32)에 도시된 화살표의 방향, 및 도 9b에 도시된 제 1 편광 영역(31)에 도시된 화살표 방향이다. 즉, 그 배향 방향은 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)에 있다. 따라서, 액정(116)이 OFF 상태인 도 9a의 제 2 편광 영역(32) 및 도 9b의 제 1 편광 영역(31)은 광학축이 좌측 상방 45도의 방향에 있는 1/2 파장판으로서 기능한다.
그 결과, 직선 편광(211)은 위상차가 없는 제 1 편광 영역(31)을 그대로 통과시키고 직선 편광(212)으로서 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 직선 편광(211)은 위상차가 1/2 파장인 제 2 편광 영역(32)에서 광학축이 회전되어 수평 방향과 평행인 직선 편광(213)으로 변환되고, 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 1/4 파장판인 위상차 필름(121)의 작용에 의해 직선 편광(212)과 직선 편광(213)은 각각 좌측 회전의 원편광(214)과 우측 회전의 원편광(215)으로 변환된다.
다음에 도 9b에 도시한 바와 같이 액정 디스플레이(3)의 편광판(7)으로부터의 직선 편광(216)이 호모지니어스형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에 입사했을 때, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31)의 액정(116)에는 전압 인가되지 않고 OFF 상태로 하고, 액정의 초기 배향 상태를 유지한다. 그리고, 제 2 편광 영역(32)에서는 액정(116)에 전압을 인가하여 액정을 ON시키고, 액정의 배향 변화를 유기한다.
그 결과, 직선 편광(216)은 위상차가 있는 제 1 편광 영역(31)에서 광학축이 회전되어 수평 방향과 평행인 직선 편광(217)으로 변환되고, 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 직선 편광(216)은 위상차가 없는 제 2 편광 영역(32)을 그대로 통과하여 직선 편광(218)으로서 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 1/4 파장판인 위상차 필름(121)의 작용에 의해 직선 편광(217)과 직선 편광(218)은 각각 우측 회전의 원편광(219)과 좌측 회전의 원편광(220)으로 변환된다.
다음에, 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 3 예인 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 구성과 작용에 대해서 설명한다.
도 10a 및 10b는 본 실시 형태의 전환 위상차판(8)의 제 3 예인 강유전성 액정소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 구성과 작용에 대해서 설명하는 도면이다. 그리고, 도 10a에서는 어느 하나의 프레임 화상을 형성할 때의 전환 위상차판(8)의 작용을 도시하고, 도 10b에서는 프레임의 전환에 의해 화상 표시 영역이 교체된 경우의 프레임 화상을 형성할 때의 전환 위상차판(8)의 작용을 도시한다. 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에서는 다른 극성의 전압의 인가에 의해 선택 가능한 2개의 안정적인 액정 배향 상태를 각각 이용한다.
강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에서는 액정 패널(6)에서의 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)의 각각에 대응하여 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)이 설치되어 있다. 그리고, 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서는 전압 인가시에 액정(116)이 다른 방향의 배향 상태가 되도록 배향막(117, 118)의 배향 처리가 되어 있다.
따라서, 도 10a에 도시한 바와 같이 액정 디스플레이(3)의 편광판(7)으로부터의 직선 편광(221)이 전환 위상차판(8)에 입사되었을 때, 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 액정(116)에 동시에 전압을 인가하여 액정의 배향 변화를 야기시키는 것이 가능하다. 그리고, 다른 방향의 배향 상태로 하는 것이 가능하다. 그리고, 그 전압 인가시에서 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)은 광학축의 방향이 각각 다른 1/2 파장판으로서 기능한다. 그 경우, 전압 인가시의 액정(116)의 배향 방향은 제 1 편광 영역(31)에서 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 수평 방향이다. 한편, 제 2 편광 영역(32)에서는 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)이다.
따라서, 액정(116)으로의 전압 인가시에서 제 1 편광 영역(31)에서는 광학축이 수평 방향인 1/2 파장판으로서 기능한다. 한편, 제 2 편광 영역(32)에서는 광학축이 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)인 1/2 파장판으로서 기능한다.
그 결과, 직선 편광(221)은 제 1 편광 영역(31)을 그대로 통과하고 직선 편광(222)으로서 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 광학축이 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향에서 위상차가 1/2 파장인 제 2 편광 영역(32)에서 직선 편광(221)은 자신의 광학축이 회전되어 수평 방향과 평행인 직선 편광(223)으로 변환되어, 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 1/4 파장판인 위상차 필름(121)의 작용에 의해 직선 편광(222)과 직선 편광(223)은 각각 좌측 회전의 원편광(224)과 우측 회전의 원편광(225)으로 변환된다.
다음에, 도 10b에 도시한 바와 같이 액정 디스플레이(3)의 편광판(7)으로부터의 직선 편광(226)이 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에 입사되었을 때, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 액정(116)에 동시에 상기와 극성이 다른 전압을 인가하여 액정의 배향 변화를 야기시키고, 상기와 다른 방향의 배향 상태로 하는 것이 가능하다.
그 결과, 전압 인가시의 액정(116)의 배향 방향은 제 1 편광 영역(31)에서 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)이다. 한편, 제 2 편광 영역(32)에서는 관찰자(50)가 입체 화상 표시 장치(1)를 보았을 때의 수평 방향이다.
따라서, 액정(116)으로의 전압 인가시에서 제 1 편광 영역(31)에서는 광학축이 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향(지면의 좌측 상방 45도)인 1/2 파장판으로서 기능한다. 한편, 제 2 편광 영역(32)에서는 광학축이 수평방향인 1/2 파장판으로서 기능한다.
그 결과, 광학축이 수평 방향으로부터 좌측 상방 45도의 방향인 위상차가 1/2 파장인 제 1 편광 영역(31)에서 직선 편광(226)은 자신의 광학축이 회전되어 수평 방향과 평행인 직선 편광(227))으로 변환되고, 위상차 필름(121)에 입사된다. 한편, 직선 편광(226)은 제 2 편광 영역(32)을 그대로 통과하여, 직선 편광(228)으로서 위상차 필름(121)에 입사된다.
그리고, 1/4 파장판인 위상차 필름(121)의 작용에 의해 직선 편광(227)과 직선 편광(228)은 각각 우측 회전의 원편광(229)과 좌측 회전의 원편광(230)으로 변환된다.
또한, 상술한 강유전성 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)에서는 사용하는 투명 전극(119, 120)을 패터닝하지 않고, 전면이 평평한 형상으로 하고, 액정 전면에 전압을 인가하는 예로서 구성되어 있다. 그러나, 투명 전극(119, 120)에 대해서는 상기 TN형 액정 소자를 이용한 전환 위상차판(8)과 같이 패터닝하는 것도 가능하다. 그리고, 액정 전면에 균일하게 전압을 인가하여 일시에 액정(116)의 배향 변화를 야기하는 것이 아니라, 액정(116)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 각각에 대해서 차례로 전압을 인가하고, 액정(16)에서 차례로 배향 상태를 선택하도록 하는 것도 가능하다.
다음에, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같이 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)는 입체 화상의 표시를 하는 경우, 하나의 프레임 화상에서 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 표시한다. 그리고, 상술한 광학 수단인 전환 위상차판(8)을 사용하여 관찰자(50)의 좌우 눈에 화상을 나누어 입체 화상을 표시하는 방식을 취한다. 그 경우, 모든 화상 정보를 표시하기 위해, 우선 표시 화면의 수직 방향으로 연속하여 나열된 전 수평 주사 라인을, 복수의 수평 라인(23)으로부터 각각 구성되는 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)으로 분할하는 것이 유효하다.
그리고, 제 1 화상 형성 영역(21)은 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상 중 어느 한쪽의 화상을, 제 2 화상 형성 영역(22)은 다른쪽의 화상을 각각 동시에 표시한다. 그리고, 프레임의 전환과 적절하게 대응하여 좌측 눈용 화상과 우측 눈용 화상을 표시하는 화상 형성 영역을 소정의 주기로 교체한다. 그리고, 그 화상 형성 영역의 교체와 동시에, 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 위상차의 상태를 전환한다. 이러한 방법을 사용하는 것이 모든 영상 정보를 표시하고, 또한 관찰자(50)가 관상하기 위해 유효하다.
그러나, 입체 화상 표시 장치(1)에서 상술한 바와 같은 액정 디스플레이(3)를 사용한 경우, 도 11에 도시한 바와 같이 프레임 화상의 정보 갱신은 화면의 위의 수평 라인(23)으로부터 아래의 수평 라인(23)을 향하여 차례로 화면을 덮어쓰기하여 갱신해 간다. 그 때문에, 항상 관찰자(50)에게는 앞의 화상과 다음의 새로운 화상이 동시에 보인다. 그 결과, 관찰자(50)에게는 본래 우측 눈에서 보여야 할 화상이 좌측 눈에서 보이는 등, 크로스토크가 많고, 입체 화상의 인식이 어렵다는 문제를 갖고 있다. 또한, 도 11은 일반적인 액정 디스플레이의 표시 방법을 설명하는 도면이다.
이와 같은 문제에 대해서, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 제 1 동작 방법예로서 백라이트(2)의 점멸 동작을 도입하고, 프레임 화상의 정보 갱신에 관한 크로스토크의 감소를 실현하는 것이 가능하다.
도 12는 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 제 1 동작 방법을 설명하는 도면이다.
본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)는 상술한 바와 같이 백라이트(2)와, 액정 디스플레이(3)와, 광학 수단인 입상차판(8)을 이 순서로 구비하고 아울러 제어 장치(12)를 갖고, 이들이 도시되지 않은 하우징에 수용되어 있다. 그리고, 입체 화상 표시 장치(1)는 상술한 바와 같이 입체 화상을 관찰하고자 하는 관찰자(50)가 사용하는 편광 안경(10)을 구비하고 있다.
제어 장치(12)는 액정 디스플레이(3)에 대하여 하나의 프레임 화상상에 우측눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 출력하도록 지시한다. 상기 지시를 받아 액정 디스플레이(3)에서는 도 2에 도시한 바와 같이 액정 패널(6)의 수직 방향으로 연속하여 나열된 복수의 수평 라인(23)에 대응하여 설치된 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 각각, 예를 들어 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 표시하게 한다. 그리고 동시에 제어 장치(12)는 전환 위상차판(8)을 제어하고, 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 대응하는 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)에서의 위상차 상태를 선택하여 제어한다.
그리고, 프레임 전환마다 액정 패널(6)과 전환 위상차판(8)을 제어하고 그 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 표시된 화상 형성 영역을 번갈아 교체하고, 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 각각 서로 다르게 배치된 프레임 화상을 표시하는 것이 가능하도록 되어 있다. 그러나, 크로스토크를 방지하기 위해, 제어 장치(12)가 제어되고 액정 디스플레이(3)에서 하나의 프레임 화상상에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 표시한 후, 다음의 프레임에서는 화상 형성 영역의 교체를 실시하지 않도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 제어 장치(12)에서는 액정 디스플레이(3)에 대해서 그대로 덮어쓰기를 하도록 제어하고, 덮어 쓰기 화상을 적어도 다음의 프레임 기간 표시시키고, 대응하도록 전환 위상차판(8)을 제어할 수 있다.
그리고, 이러한 화상 형성 영역의 교체 또는 덮어쓰기를 실시할 때, 제어 장치(12)에 의해 백라이트(2)의 점등 상태를 동시에 제어하는 것이 가능하다. 즉, 하나의 프레임 화상을 표시하는 기간은 백라이트(2)를 점등시켜 둔다. 그리고, 그 전후에 있는, 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 표시된 화상 형성 영역을 교체하는 프레임에서는 백라이트(2)를 소등하거나, 또는 적당히 휘도를 저하시키도록 제어할 수 있다. 이렇게 함으로써 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 잔상과 화상 형성 영역의 교체에 기초하는 상술한 크로스토크를, 관찰자(50)에 감지되지 않게 하는 것이 가능해진다.
이상의 동작 방법을 취함으로써, 프레임 전환에 대응하여 어느 정해진 주기로 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상을 형성하는 영역이 교체되었다고 해도, 관찰자(50)는 확실히 우측 눈용에서는 우측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있고, 좌측 눈용에서는 좌측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있게 된다. 따라서, 관찰자(50)는 화상 형성 영역의 교체에 기초하는 상술한 크로스토크를 감지하지 않고, 항상 이들 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광을 입체 화상으로서 인식할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 하나의 프레임 화상상에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 표시한 후, 다음의 프레임에서는 화상 형성 영역의 교체를 실시하지 않고 그대로 덮어쓰기를 하는 경우, 화상의 교체 횟수가 감소된다. 그 결과, 액정 디스플레이(3)에서의 통상의 프레임 주파수 60㎐에서는 표시 화상의 원활함이 손상된다. 또한, 백라이트(2)에서는 프레임마다 실시되는 백라이트의 점멸이 30㎐의 주기로 실시된다. 따라서, 백라이트(2)의 점멸이 관찰자(50)에게 감지되고, 그것에 기인하는 플리커를 관찰자(50)가 느낄 염려가 있다.
따라서, 액정 디스플레이(3)에서의 프레임 주파수를 향상시키고, 예를 들어 프레임 주파수는 120㎐ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써 하나의 프레임 화상상에 우측눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 표시한 후, 다음의 프레임에서는 화상 형성 영역의 교체를 실시하지 않고, 그대로 덮어쓰기하는 경우에도 프레임 주파수 60㎐에 대응하는 입체 화상의 형성이 가능해진다. 그 결과, 화상의 전환 가능한 횟수도 많아지고, 또한 플리커가 관찰자(50)에 의해 느껴질 염려가 없다. 또한, 상술한 백라이트(2)의 점멸에 유래하는 플리커도 관찰자(50)에게 감지되지 않게 된다. 따라서, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에 의해 제공되는 표시 화상도 자연스러운 것이 된다.
또한, 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 제어 장치(12)에 의해 제어되고, 액정 디스플레이(3)에서의 프레임 주파수를 240㎐로 하는 것도 가능하다. 그 경우, 예를 들어 액정 디스플레이(3)에서의 하나의 프레임 화상상에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 표시하고, 다음 프레임에서는 화상 형성 영역의 교체를 실시하지 않고 그대로 덮어쓰기를 한다. 그리고, 또한 그 다음의 프레임에서는 화상 형성 영역의 교체를 실시하고, 또한 그 후의 프레임에서는 그대로의 덮어쓰기를 실시한다. 이와 같은 패턴에 따라 제어 장치(12)에 의해 제어하는 것이 가능하다. 즉, 프레임마다 액정 디스플레이(3)에서의 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 표시 영역의 교체와 그 상태의 덮어쓰기를 그 순서로 반복하는 패턴에 따라, 제어 장치(12)에 의해 화상 형성의 제어를 하는 것이 가능하다.
그와 같은 주기에서의 액정 디스플레이(3)상에서의 화상 형성을 실시하는 경우, 프레임 주파수 120㎐에 대응하는 입체 화상의 형성이 가능해지고, 화상의 전환 가능한 횟수도 많아진다. 그 결과, 플리커가 관찰자(50)에 의해 느껴질 염려는 없다. 또한, 백라이트(2)의 점멸도 120㎐ 주기로 실시된다. 따라서, 깜빡거림 등이 관찰자(50)에게 감지될 염려는 없다.
또한, 액정 디스플레이(3)에서의 프레임 주파수를 240㎐로 하는 경우, 다른 예로서 프레임 전환에 의해 하나의 프레임 화상상에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 표시한 후, 계속되는 3회의 프레임에서는 화상 형성 영역의 교체를 실시하지 않고 그대로 덮어쓰기를 하도록 제어 장치(12)에 의해 제어하는 것이 가능하다. 그 경우, 덮어쓰기 화상을 다음의 3 프레임 기간, 액정 디스플레이(3)에 표시하게 하고, 프레임 주파수 60㎐에 대응하는 입체 화상이 형성하는 것도 가능하다.
그 경우, 최초의 1 프레임 기간인 1/240초간만큼 백라이트(2)를 점등시키고, 그 후의 덮어쓰기 화상 표시를 실시한다. 3 프레임 기간인 3/240초간은 백라이트(2)를 점등시킬 수 있다. 이 경우, 상술한 프레임마다 액정 디스플레이(3)에서의 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 표시 영역의 교체와 그상태에서의 덮어쓰기를 반복하는 패턴에 비해, 화상 형성 영역의 교체 횟수는 감소된다. 그러나, 그에 대응하여 백라이트가 소등되어 있는 기간도 감소되는 것이 가능해진다. 그 결과, 입체 화상 표시 장치(1)에서의 입체 표시 화상의 휘도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
그리고, 그 때 백라이트(2)의 점멸도 대응하여 60㎐ 주기로 실시된다. 따라서, 백라이트(2)의 점멸에 유래하는 플리커도 관찰자(50)에게 감지될 염려는 없다.
이상과 같이 액정 디스플레이(3)에서의 프레임 주파수를 120㎐나 240㎐ 등 향상시킴으로써, 자연스럽고 고화질인 입체 표시 화상을 즐기는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 문제에 대해서 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)에서는 제 2 동작 방법의 예로서, 백라이트(2)의 점멸 동작을 도입하지 않고 고휘도를 유지한 채 프레임 화상의 정보 갱신에 관한 크로스토크의 감소를 실현하는 것이 가능하다.
즉, 액정 디스프레이(3)에서는 프레임 화상의 전환시에, 액정 디스플레이(3) 화면의 상측의 수평 라인으로부터 하측의 수평 라인을 향하여 차례로 화면을 갱신해 간다. 그리고, 그 갱신과 동기시켜 전환 위상차판(8)에서 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 위상차 상태를 전환해 간다. 이와 같이 함으로써, 크로스토크를 감소시키는 것이 가능해진다.
도 13a 내지 13f는 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 제 2 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 12에 도시한 본 실시 형태의 입체 화상 표시 장치(1)의 제어 장치(12)는 상술한 바와 같이 액정 디스플레이(3)에 대해서 하나의 프레임 화상상에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 동시에 출력하도록 지시한다. 그리고, 상기 지시를 받아 액정 디스플레이(3)는 액정 디스플레이(3)를 구성하는 액정 패널(6)에서 예를 들어 다음의 화상 형성을 실시한다. 즉, 도 13a에 도시한 바와 같이 수직 방향으로 연속하여 나열된 복수의 수평 라인으로 각각 구성되고, 서로 다르게 배치된 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 각각 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 표시하게 한다.
그리고 동시에, 도 13b에 도시한 바와 같이 제어 장치(12)는 전환 위상차판(8)을 제어하고 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에 대응하는 제 1 편광 영역(31)과 제 2 편광 영역(32)의 영역마다에서, 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 관찰자(50)의 우측 눈과 좌측 눈 각각에 적절하게 감지되도록 위상차 상태를 선택하여 제어한다.
또한, 도 13a에서 제 1 화상 형성 영역(21)과 제 2 화상 형성 영역(22)에서 화살표가 표시되어 있다. 상기 화살표는 그 방향이 출력되는 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 구별을 나타내고 있다. 따라서, 우측 눈용 화상을 출력하고 있는 경우에는 우측 방향 화살표, 좌측 눈용 화상을 출력하고 있는 경우에는 좌측 방향 화살표로 나타낸다. 이것은 도 13c 및 도 13e에서도 동일하다.
또한, 후에 설명한 바와 같이 도 13c에서 화살표가 표시되어 있지 않은 제 1 화상 형성 영역(21a)에서는 상기 영역내의 수평 라인에서 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상 전환의 한가운데에 있는 것을 도시하고 있다.
이것은 도 13d에 대해서도 동일하고 제 1 화상 형성 영역(21a)에 대응하는 제 1 편광 영역(31a)에서는 위상차 상태 전환의 한가운데에 있는 것을 도시하고 있다.
그리고, 프레임 전환에 따라, 액정 패널(6)과 전환 위상차판(8)을 제어하고, 그 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 표시된 화상 형성 영역을 번갈아 교체하거나 덮어쓰기하고, 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 각각 서로 다르게 배치된 프레임 화상을 표시하도록 이루어져 있다.
그 경우, 액정 패널(6)에서는 그 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 표시된 화상 형성 영역을 번갈아 교체될 때, 도 13c에 도시한 바와 같이 화면의 상측의 수평 라인으로부터 하측의 수평 라인을 향하여 차례로 화면을 갱신해 간다. 도 13c에서 제 1 화상 형성 영역(21a)은 상기 영역내의 수평 라인에서 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상을 전환하고 있는 한가운데에 있는 영역이다.
이 때, 전환 위상차판(8)은 제어 장치(12)에 의한 제어에 따라 액정 패널(6)에서의 화면 전체의 교체가 종료될 때가지 위상차 상태의 전환을 기다리는 일은 없다. 도 13d에 나타낸 바와 같이 전환 위상차판(8)에서도 연동하여 제 1 편광 영역(31)의 위상차 상태와 제 2 편광 영역(32)의 위상차 상태의 전환을 실시하는 것이 가능하다.
즉, 액정 패널(6)에서의 화상 형성을 위한 주사 신호에 동기하는 신호의 제어에 의해 액정 패널(6)에서의 화면의 갱신에 수반하여, 도 13d에 도시한 바와 같이 대응하는 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 위상차 상태의 전환을 영역마다 실시해 간다.
그리고, 도 13e에 도시한 바와 같이 액정 패널(6)에서 전(全) 화면의 화상의 갱신이 종료되었을 때에는 도 13f에 도시한 바와 같이 동시에 전환 위상차판(8)의 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 전체에서의 위상차 상태의 전환이 종료되어 있다.
이상의 동작 방법을 취함으로써, 프레임 전환에 대응하여 어느 정해진 주기로 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상을 형성하는 영역이 교체되었다고 해도, 관찰자(50)는 항상 우측 눈에서는 우측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있고, 좌측 눈에서는 좌측 눈용 화상광만을 관찰할 수 있게 된다. 따라서, 관찰자(50)는 화상 형성 영역의 교체에 기초하는 상술한 크로스토크를 감지하지 않고, 항상 이들 우측 눈용 화상광 및 좌측 눈용 화상광을 입체 화상으로서 인식할 수 있다.
그리고, 입체 화상 표시 장치(1)에서는 액정 패널(6)에서 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상이 표시된 화상 형성 영역을 교체하는 프레임에서도 백라이트(2) 전체를 소등할 필요는 없다. 그 결과, 입체 화상 표시 장치(1)에서는 밝은 입체 화상 표시를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 스캐닝 백라이트의 기술을 병용하는 것도 가능하다. 특히, 상기한 제 2 동작방법에서는 전환 위상차판(8)에서 제 1 편광 영역(31) 및 제 2 편광 영역(32)의 영역마다 위상차 상태의 전환을 실시하므로, 상기 스캐닝 백라이트의 기술의 병용은 유효해진다.
즉, 제어 장치(12)에 의해 제어되고 전환 위상차판(8)에서의 1 편광 영역(31)의 위상차 상태와 제 2 편광 영역(32)의 위상차 상태의 전환에 연동하여, 백라이트를 스캐닝하는 것이 가능하다. 그 경우, 제어 장치(12)로 제어되고, 전환 위상차판(8)에서의 위상차 상태의 전환 영역의 위치에 맞추어 그 부분에서 백라이트를 소등 또는 휘도를 떨어뜨리도록 한다. 그 결과, 밝기의 감소를 최소한으로 유지하면서, 크로스토크를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명이 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.
1: 입체 화상 표시 장치 2: 백라이트
3: 액정 디스플레이 5,7,45a,45b: 편광판
6: 액정 패널 8: 전환 위상차판
10: 편광 안경 12: 제어 장치
21, 21a: 제 1 화상 형성 영역 22: 제 2 화상 형성 영역
23: 수평 라인 31, 31a: 제 1 편광 영역
32: 제 2 편광 영역 41: 우측 눈용 안경부
42: 좌측 눈용 안경부 43a, 43b: 1/4 파장판
50: 관찰자 101: 접착제
104, 105, 114, 115: 기판 106, 116: 액정
117, 118: 배향막 119, 120: 투명 전극
121: 위상차 필름 122: 블랙 스트라이프
201, 202, 203, 206, 207, 208, 211, 212, 213, 216, 217, 218, 221, 222, 223, 226, 227, 228: 직선 편광
204, 205, 209, 210, 214, 215, 219, 220, 224, 225, 229, 230: 원편광
300: 패시브 구동형 액정표시소자
301: 하부 전극 302: 상부 전극
310: 액티브 구동형 액정표시소자 311, 321: 신호선
312, 320: 주사선 313, 323: 액티브 소자
314: 화소 전극

Claims (15)

  1. 화소를 수평 방향으로 배열하여 이루어진 수평 라인을 수직 방향으로 복수 나열한 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 끼우는 한 쌍의 편광판을 갖는 액정 디스플레이,
    상기 액정 디스플레이의 배면측에 배치된 백라이트,
    상기 액정 디스플레이의 전방면측에 설치된 광학 수단,
    관찰자가 쓰고 사용하는 편광 안경, 및
    상기 액정 디스플레이에서의 화상 표시와 상기 광학 수단의 위상차 상태를 제어하는 제어 장치를 구비한 입체 화상 표시 장치에 있어서,
    상기 액정 디스플레이는 상기 액정 패널의 수직 방향으로 연속하여 나열된 상기 복수의 수평 라인을 묶어 구성되고 또한 번갈아 설치된 제 1 화상 형성 영역과 제 2 화상 형성 영역을 갖고, 상기 제어 장치로 제어되고, 상기 제 1 화상 형성 영역은 우측 눈용 화상 및 좌측 눈용 화상 중 어느 한쪽의 화상을, 상기 제 2 화상 형성 영역은 다른쪽 화상을 각각 동시에 표시하도록 구성되어 있으며,
    상기 제 1 화상 형성 영역과 상기 제 2 화상 형성 영역은
    (1) 프레임 전환마다 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 실시하고,
    또는
    (2) (1) 이외의 경우에 프레임의 전환시에 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체 및 직전의 프레임에서 표시된 화상의 덮어쓰기 중 어느 한쪽을 실시하도록 구성되어 있고,
    상기 광학 수단은 상기 제 1 화상 형성 영역과 상기 제 2 화상 형성 영역에 각각 대응하는 범위에, 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역이 배치되고, 각각이 다른 위상차 상태를 갖고 또한 상기 우측 눈용 화상과 상기 좌측 눈용 화상을 교체하는 타이밍에 동기하여, 상기 제어 장치에 의해 각각의 위상차 상태가 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 수단은 상기 제어 장치에 의해 제어되고, 상기 제 1 편광 영역과 상기 제 2 편광 영역이 각각이 다른 위상차 상태를 갖고, 또한 상기 액정 디스플레이에서의 상기 우측 눈용 화상과 상기 좌측 눈용 화상의 교체 타이밍에 동기하여, 상기 제 1 편광 영역과 상기 제 2 편광 영역 사이에서 위상차 상태가 교체되도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 화상 형성 영역과 상기 제 2 화상 형성 영역은 각각, 상기 액정 패널의 수직 방향으로 연속하여 나열된 2개 내지 60개의 수평 라인으로 이루어진 화상 형성 영역인 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 백라이트는 상기 우측 눈용 화상과 상기 좌측 눈용 화상을 교체하는 타이밍에 맞추어, 상기 제어 장치에 의해 전체의 점등 상태가 제어되거나 또는 상기 제 1 편광 영역과 상기 제 2 편광 영역 사이의 위상차 상태의 교체에 대응하도록 일부의 점등 상태가 제어되어 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 액정 디스플레이의 수평 라인마다 제어하여 상기 액정 디스플레이에서의 상기 우측 눈용 화상과 상기 좌측 눈용 화상의 교체를 제어하고, 또한 상기 수평 라인마다의 제어와 동기시켜, 상기 제어에 관계되는 액정 디스플레이의 수평 라인을 포함하는 상기 제 1 화상 형성 영역 또는 상기 제 2 화상 형성 영역에 대응하는, 상기 광학 수단의 상기 제 1 편광 영역 또는 상기 제 2 편광 영역의 위상차 상태의 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 액정 디스플레이의 수평 라인마다 제어하여 상기 액정 디스플레이에서의 상기 우측 눈용 화상과 상기 좌측 눈용 화상의 교체를 제어하고, 또한 상기 수평 라인마다의 제어와 동기시켜, 상기 제어에 관계되는 액정 디스플레이의 수평 라인을 포함하는 상기 제 1 화상 형성 영역 또는 상기 제 2 화상 형성 영역에 대응하는, 상기 광학 수단의 상기 제 1 편광 영역 또는 상기 제 2 편광 영역의 위상차 상태의 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 액정 디스플레이의 위의 수평 라인으로부터 아래의 수평 라인을 향하여 수평 라인마다 차례로 제어하여 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 제어하고 또한 상기 광학 수단에서의 상기 제 1 편광 영역과 상기 제 2 편광 영역 사이의 위상차 상태의 교체를 상기 액정 디스플레이에서의 상기 제어에 동기시켜, 상기 광학 수단의 위로부터 아래를 향하여 차례로 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 액정 디스플레이의 위의 수평 라인으로부터 아래의 수평 라인을 향하여 수평 라인마다 차례로 제어하여 우측 눈용 화상과 좌측 눈용 화상의 교체를 제어하고 또한 상기 광학 수단에서의 상기 제 1 편광 영역과 상기 제 2 편광 영역 사이의 위상차 상태의 교체를 상기 액정 디스플레이에서의 상기 제어에 동기시켜, 상기 광학 수단의 위로부터 아래를 향하여 차례로 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은 대향하는 표면에 투명 전극이 설치된 한쌍의 기판 사이에 액정을 끼우고, 또한 상기 액정을 사이에 끼우는 기판의 외측의 면에 위상차 필름을 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단의 상기 제 1 편광 영역과 제 2 편광 영역의 경계 중 적어도 일부에는 차광부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은 TN형 액정 소자, 호모지니어스형 액정 소자 및 강유전성 액정 소자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 액정 소자를 이용하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학 수단을 구성하는 기판은 폴리카보네이트 필름, 트리아세틸셀룰로스 필름, 시클로올레핀폴리머 필름, 폴리에테르설폰 필름 및 글라스크로스 강화 투명 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이에서의 프레임의 전환은 120㎐ 이상의 주기로 실시되는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이에서의 프레임의 전환은 120㎐ 이상의 주기로 실시되는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이에서의 프레임 전환은 240㎐ 이상의 주기로 실시되는 것을 특징으로 하는 입체 화상 표시 장치.
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