(57)【要約】【課題】特殊な画像表示部の画素構成、特殊な駆動回路を用いることなく、クロストークを低減する。【解決手段】画像表示装置であって、画像を形成する繰り返し単位となる画素が主面方向に二次元的に複数配列された画像表示部と、画像表示部における画像の出射側に配され、画像の偏光状態を互いに異なる状態に変調する第１変調部および第２変調部が、画像表示部の主面方向に沿った少なくとも一の方向について交互に設けられた偏光変調部とを備え、第１変調部および第２変調部のそれぞれは、一の方向について複数の画素が配されている画素ピッチよりも大きい幅を有する。【選択図】図４
2014112838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する繰り返し単位となる画素が主面方向に二次元的に複数配列された画像表示部と、
前記画像表示部における前記画像の出射側に配され、前記画像の偏光状態を互いに異なる状態に変調する第１変調部および第２変調部が、前記画像表示部の前記主面方向に沿った少なくとも一の方向について交互に設けられた偏光変調部と
を備え、
前記第１変調部および前記第２変調部のそれぞれは、前記一の方向について前記複数の画素が配されている画素ピッチよりも大きい幅を有する画像表示装置。
【請求項２】
前記第１変調部および前記第２変調部のそれぞれは、前記一の方向について複数の画素を跨いで配される請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記複数の画素は同一の表示領域の大きさを有する請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記複数の画素の各々は、互いに異なる色を表示する複数のサブ画素を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記複数の画素を駆動する駆動部をさらに備え、
前記駆動部は、２次元画像を表示する場合に、前記複数の画素のそれぞれに対して独立して輝度を制御することにより前記２次元画像を表示し、
前記駆動部は、３次元画像を表示する場合に、前記複数の画素のうち、前記第１変調部に対応する画素の少なくともいずれかを用いて右目用画像および左目用画像の一方を表示し、前記第２変調部に対応する画素の少なくともいずれかを用いて前記右目用画像および前記左目用画像の他方を表示し、他の画素を用いて前記右目用画像および前記左目用画像のいずれとも異なる第３画像を表示する請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１変調部と前記第２変調部との境界は、互いに隣接する前記右目用画像を表示する画素と前記左目用画像を表示する画素との間に位置する請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第３画像は黒画像である請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第３画像は、隣接する前記右目用画像と前記左目用画像との中間の画像である請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記中間の画像は、隣接する右目用画像と左目用画像とを色毎に平均した画像である請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記中間の画像は、隣接する右目用画像および左目用画像のうち色毎に小さい方の輝度を超えない輝度を有する画像である請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
画像を形成する繰り返し単位となる画素が主面方向に二次元的に複数配列された画像表示部と、
前記画像表示部における前記画像の出射側に配され、前記画像の偏光状態を互いに異なる状態に変調する第１変調部および第２変調部が、前記画像表示部の前記主面方向に沿った少なくとも一の方向について交互に設けられた偏光変調部と、
前記複数の画素を駆動する駆動部と
を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、前記一の方向に並んだ主画素および副画素を有し、
前記第１変調部および前記第２変調部の境界は、前記副画素上に配され、
前記駆動部は、２次元画像を表示する場合に、前記主画素および対応する前記副画素を一組として輝度を制御することにより前記２次元画像を表示し、
前記駆動部は、３次元画像を表示する場合に、前記第１変調部に対応する前記主画素を用いて右目用画像および左目用画像の一方を表示し、前記第２変調部に対応する前記主画素を用いて前記右目用画像および前記左目用画像の他方を表示し、前記副画素を用いて、隣接する前記右目用画像と前記左目用画像との中間の画像を表示する画像表示装置。
【請求項１２】
前記中間の画像は、隣接する右目用画像と左目用画像とを色毎に平均した画像である請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記中間の画像は、隣接する右目用画像および左目用画像のうち色毎に小さい方の輝度を超えない輝度を有する画像である請求項１１に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
右目用画像と左目用画像を表示する画像表示部と、それぞれの画像を異なる偏光状態に偏光する偏光変調部とを用いて３次元画像を表示する画像表示装置がある。画像表示部のカラーフィルタと偏光変調部の境界とは画像表示装置の基板ガラス等により隔てられているので、右目用画像が左目用の偏光に変調される等のクロストークが発生する。クロストークを低減する方法として、一つの画素を主画素と副画素に分けて、３次元画像を表示する場合に副画素を黒画像にする方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１０−２０４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、副画素を黒画像にする方法にあっては、主画素と副画素とを一画素とする特殊な画像表示部の画素構成を用いることになってしまう。特に、当該画像表示部では、２次元画像を表示する場合に副画素を主画素と同じ色にするために特殊な駆動回路を用いることになるという不具合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、画像表示装置であって、画像を形成する繰り返し単位となる画素が主面方向に二次元的に複数配列された画像表示部と、画像表示部における画像の出射側に配され、画像の偏光状態を互いに異なる状態に変調する第１変調部および第２変調部が、画像表示部の主面方向に沿った少なくとも一の方向について交互に設けられた偏光変調部とを備え、第１変調部および第２変調部のそれぞれは、一の方向について複数の画素が配されている画素ピッチよりも大きい幅を有する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、画像表示装置であって、画像を形成する繰り返し単位となる画素が主面方向に二次元的に複数配列された画像表示部と、画像表示部における画像の出射側に配され、画像の偏光状態を互いに異なる状態に変調する第１変調部および第２変調部が、画像表示部の主面方向に沿った少なくとも一の方向について交互に設けられた偏光変調部と、複数の画素を駆動する駆動部とを備え、複数の画素のそれぞれは、一の方向に並んだ主画素および副画素を有し、第１変調部および第２変調部の境界は、副画素上に配され、駆動部は、２次元画像を表示する場合に、主画素および対応する副画素を一組として輝度を制御することにより２次元画像を表示し、駆動部は、３次元画像を表示する場合に、第１変調部に対応する主画素を用いて右目用画像および左目用画像の一方を表示し、第２変調部に対応する主画素を用いて右目用画像および左目用画像の他方を表示し、副画素を用いて、隣接する右目用画像と左目用画像との中間の画像を表示する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態にかかる画像表示装置１０の分解斜視図を示す。
【図２】画像表示部１１０および偏光変調部１５０の各部材の積層関係を示す概略断面図である。
【図３】画像表示部１１０の画素１２０を模式的に示す。
【図４】画像表示部１１０の画素１２０と偏光変調部１５０の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。
【図５】図４の位置関係において３次元画像を表示する場合の説明図である。
【図６】画像表示部１１０の画素１２０と、他の偏光変調部１５１の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。
【図７】画像表示部１１０の画素１２０と、さらに他の偏光変調部１５２の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。
【図８】画像表示部１１０の画素１２０と、さらに他の偏光変調部１５３の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。
【図９】画像表示部１１０の画素１２０と、さらに他の偏光変調部１５４の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。
【図１０】クロストークを測定する方法を説明する説明図である。
【図１１】クロストークの測定結果を示す。
【図１２】クロストークを近似的に計算するモデルを示す。
【図１３】中間の画像の他の例を説明する図である。
【図１４】画像全体の輝度を調整する例を示す。
【図１５】他の画素１８０を示す。
【図１６】画素１８０を用いた画像表示部１９０と、偏光変調部１９２との位置関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態にかかる画像表示装置１０の分解斜視図を示す。図１には使用者が用いる眼鏡２０も示されている。
【００１０】
画像表示装置１０は、使用者から遠い順にバックライト１００、画像表示部１１０および偏光変調部１５０を有する。バックライト１００は画像表示部１１０へ向けて無偏光の白色光を照射する。
【００１１】
画像表示部１１０は、偏光板１１２、液晶１１６、偏光板１４２および駆動部１７０を有する。画像表示部１１０は、バックライト１００からの白色光を用いて、画像を形成して出射する。
【００１２】
偏光板１１２は、透過軸に平行な方向に電場が振動する偏光を透過し、これに直交する偏光を遮断する。同様に、偏光板１４２は、透過軸に平行な方向に電場が振動する偏光を透過し、これに直交する偏光を遮断する。図１の例において偏光板１１２の透過軸は水平方向を向いており、偏光板１４２は垂直方向を向いており、互いは直交している。偏光板１１２、１４２の一例は一軸方向に延伸された高分子材料の板であるが、これに限られない。
【００１３】
液晶１１６は、主面方向に二次元的に複数配列された複数の画素１２０を有する。各々の画素１２０は、画像表示部１１０における画像を形成する繰り返し単位となる。液晶１１６は画素１２０ごとに駆動部１７０に駆動されることにより、その配向方向が制御されて、入射した偏光の方向をそのまま出射したり、回転して出射したりする。これにより、入射した偏光の方向をそのまま出射した画素の光は偏光板１４２で遮断される。一方、偏光の方向を回転して出射した画素１２０の光のうち、偏光板１４２の透過軸と平行な成分が透過する。これにより画像が形成される。偏光の方向の回転量は駆動部１７０の電圧により制御され、多階調の輝度が表現される。
【００１４】
偏光変調部１５０は、液晶１１６の主面方向に沿って、図１における垂直方向に交互に設けられた右目領域１６２および左目領域１６４を有する。右目領域１６２および左目領域１６４は、画像の偏光状態を互いに異なる状態に変調する。
【００１５】
右目領域１６２および左目領域１６４の一例は、互いに直交する遅相軸を有するλ／４板である。図１の例において、右目領域１６２は使用者からみて左斜め４５度の遅相軸を有し、偏光板１４２から出射される垂直方向の偏光を反時計回りの円偏光に変換する。一方、図１の例において、左目領域１６４は使用者からみて右斜め４５度の遅相軸を有し、偏光板１４２から出射される垂直方向の偏光を時計回りの円偏光に変換する。液晶１１６の画素１２０と右目領域１６２および左目領域１６４との間の位置関係は後述するが、これにより、右目領域１６２から反時計回りの円偏光の右目用画像が出力され、左目領域１６４から時計回りの円偏光の左目用画像が出力される。
【００１６】
眼鏡２０は、右目用変調素子２２および左目用変調素子２４を有する。右目用変調素子２２はλ／４板と偏光子とを積層したものであり、反時計回りの円偏光を透過して、時計回りの円偏光を遮断する。一方、左目用変調素子２４もλ／４板と偏光子とを積層したものであるが遅相軸が右目用変調素子２２と直交しており、時計回りの円偏光を透過して、反時計回りの円偏光を遮断する。これにより、眼鏡２０をかけた使用者は、右目用画像を右目でみて、左目用画像を左目でみることにより、３次元画像を立体視することができる。
【００１７】
図２は、画像表示部１１０および偏光変調部１５０の各部材の積層関係を示す概略断面図である。図２の下方がバックライト１００側であり、上方が画像の出射側である。
【００１８】
画像表示部１１０は、バックライト１００に近い側から順に、上記偏光板１１２、基板ガラス１１４、上記液晶１１６、カラーフィルタ１２２、基板ガラス１４０および上記偏光板１４２を有する。偏光変調部１５０は、画像表示部１１０に近い側から、右目領域１６２および左目領域１６４を形成する位相差膜１６６と、当該位相差膜１６６を支持する透明基材１６８とを有する。透明基材１６８は光学的に等方なガラス基板、透明プラスチック基板、透明フィルム等である。位相差膜１６６は、ラビング、光配向等により配向された液晶分子を含む。
【００１９】
画像表示部１１０の偏光板１４２と偏光変調部１５０とが透明な粘着剤１４４で粘着されている。これにより、カラーフィルタ１２２と位相差膜１６６の間には、基板ガラス１４０等が介在しており、距離Ｄだけ離れている。カラーフィルタ１２２と位相差膜１６６とが離れているので、設定された位置以外の位置、より詳しくは図１および図２の例では設定された垂直方向の位置よりも上下した位置においては、画像表示部１１０から出射した右目用画像が偏光変調部１５０の左目領域１６４を通って使用者に到達する、またはその逆の、クロストークが発生する。
【００２０】
図３は、画像表示部１１０の画素１２０を模式的に示す。図３に示す例において、画像表示部１１０がカラー画像を形成することに対応して、画素１２０は、カラーの三原色である赤、緑および青に対応するＲサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４を１つずつ有する。さらにＲサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４の周囲を遮光する遮光領域１３６を有する。これにより、Ｒサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４は独立した表示領域を有する最小の単位となっている。
【００２１】
画素１２０の各々において、Ｒサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４はそれぞれ同じ大きさであって垂直方向に長い矩形を有し、水平方向に等間隔に並べられている。Ｒサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４はそれぞれ対応する位置に、赤、緑および青のカラーフィルタ１２２が配されるとともに、透明な個別電極が配される。これにより、Ｒサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４を通る偏光の回転量が駆動部１７０によりそれぞれ制御されて、画像上のカラーの１点をなす。なお、複数の画素１２０においてＲサブ画素１３０同士、Ｇサブ画素１３２同士、Ｂサブ画素１３４同士はそれぞれ同一の構成であることが好ましいが、画素１２０のそれぞれにおける、Ｒサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２、Ｂサブ画素１３４は互いに異なっていてもよい。
【００２２】
図４は、画像表示部１１０の画素１２０と、偏光変調部１５０の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。画像表示部１１０と偏光変調部１５０とは図１および図２に示すように画像の出射方向について重なっているが、図４では説明のために水平方向にずらして描いた。また、説明のために画素１２０間が離れているが、遮光領域１３６で隙間なくつながっていてもよい。
【００２３】
画像表示部１１０において、同一の構成を有する複数の画素１２０が、垂直方向にｐ行、水平方向にｑ列、繰り返し配されている。図４ではその一部である、７行３列分が示されている。
【００２４】
偏光変調部１５０の右目領域１６２および左目領域１６４の各々は水平方向に長いストライプ状であり、例えば、水平方向のすべての画素１２０を覆うように配される。右目領域１６２および左目領域１６４の各々の垂直方向の幅Ｂは、画素１２０の垂直方向のピッチＡよりも大きい。より詳しくは幅ＢはピッチＡの１．９倍から２．１倍であり、各画素１２０の画像表示部１１０上の位置に基づいて設定されてもよい。
【００２５】
これにより、右目領域１６２および左目領域１６４の各々は、複数行の画素１２０を跨いで配される。右目領域１６２と左目領域１６４との境界は、画素１２０のＲサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４上に位置する。図４の例において、１行目および５行目の画素１２０は右目領域１６２内に配されるともに、３行目および７行目の画素１２０は左目領域１６４内に配される。一方、２行目、４行目および６行目の画素１２０が右目領域１６２と左目領域１６４との境界に位置している。
【００２６】
上記構成において、駆動部１７０は、２次元画像を表示する場合に、１行目から７行目を含む複数の画素１２０のそれぞれに対して独立して輝度を制御することにより、画像表示部１１０全体で、複数の画素１２０のそれぞれを点とする集合からなる、当該２次元画像を表示する。すなわち、１行目の画素１２０のように、画素１２０の全体が右目領域１６２または左目領域１６４に含まれるもののみならず、２行目の画素１２０のように、右目領域１６２と左目領域１６４との境界上にあるものも２次元画像を構成する点となる。これにより、空間解像度の高い２次元画像を表示することができる。
【００２７】
なお、画像表示部１１０から出射した２次元画像は垂直方向に一様に直線偏光しており、偏光変調部１５０で右目領域１６２および左目領域１６４で互いに逆向きの円偏光に変調される。しかしながら、使用者が眼鏡２０等の偏光変調素子を用いずに偏光変調部１５０から出射される画像を観ることにより、当該画像は、円偏光の向きの違いが視覚上現れない通常の２次元画像として認識される。
【００２８】
図５は、図４の位置関係において３次元画像を表示する場合の説明図である。３次元画像を表示する場合に、駆動部１７０は、右目領域１６２に対応した位置に配されている、１行目および５行目の画素１２０を用いて右目用画像を表示する。さらに、駆動部１７０は、左目領域１６４に対応した位置に配されている、３行目および７行目の画素１２０を用いて左目用画像を表示する。
【００２９】
一方、駆動部１７０は、他の行である２行目、４行目および６行目の画素１２０には黒画像を表示する。この場合に駆動部１７０は例えば、２行目、４行目および６行目の画素１２０に電圧を印加しないことで液晶１１６を透過する偏光の方向を変化させないことにより、バックライト１００からの光を遮断する。その他の方法で視覚的に黒に見える画像を表示してもよい。
【００３０】
以上、本実施形態によれば、３次元画像を表示した場合のクロストークを低減しつつ、２次元画像を表示した場合の空間解像度を高く維持することができる。特に、各画素１２０がＲサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４を１つずつ有するので、簡便な構造で、３次元画像を表示した場合にクロストークを生じない視野角を広くすることができる。これは、医療分野で提案されている弱視・斜視児童訓練のように、単純な３次元図形を広い視野で表示したい場合に特に有用である。また、右目領域１６２および左目領域１６４の各々の垂直方向の幅Ｂは、画素１２０の垂直方向のピッチＡよりも大きいので、画素１２０に対する位置合わせのずれの許容度が大きくなる。
【００３１】
図６は、画像表示部１１０の画素１２０と他の偏光変調部１５１の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。図６において図５と同一の構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００３２】
偏光変調部１５１の右目領域１６２および左目領域１６４の各々は水平方向に長いストライプ状であり、例えば、水平方向のすべての画素１２０を覆うように配される。右目領域１６２および左目領域１６４の各々の垂直方向の幅Ｂは、画素１２０の垂直方向のピッチＡより大きい。より詳しくは幅ＢはピッチＡの２．９倍から３．１倍であり、各画素１２０の画像表示部１１０上の位置に基づいて設定されてもよい。
【００３３】
これにより、右目領域１６２および左目領域１６４の各々は、垂直方向について複数行の画素１２０を跨いで配される。右目領域１６２と左目領域１６４との境界は、画素１２０のＲサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４上に位置する。図６の例において、互いに隣接する５行目および６行目の画素１２０は右目領域１６２内に配されるともに、互いに隣接する２行目および３行目の画素１２０は左目領域１６４内に配される。一方、１行目、４行目および７行目の画素１２０が右目領域１６２と左目領域１６４との境界に位置している。
【００３４】
上記構成において、駆動部１７０は、２次元画像を表示する場合に、図４の場合と同様に１行目から７行目を含む複数の画素１２０のそれぞれに対して独立して輝度を制御する。これにより、空間解像度の高い２次元画像を表示することができる。
【００３５】
３次元画像を表示する場合に、駆動部１７０は、右目領域１６２に対応した位置に配されている、２行目および３行目の画素１２０を用いて右目用画像を表示する。さらに、駆動部１７０は、左目領域１６４に対応した位置に配されている、５行目および６行目の画素１２０を用いて左目用画像を表示する。
【００３６】
一方、駆動部１７０は、他の行である１行目、４行目および７行目の画素１２０には黒画像を表示する。黒画像の表示方法は図５の場合と同様である。
【００３７】
以上、本実施形態においても、図４および図５と同様の効果を奏する。さらに、３次元画像における黒画像を表示する画素１２０の割合が約１／３なので、より明るい右目用画像及び左目用画像を表示することができる。
【００３８】
図７は、画像表示部１１０の画素１２０とさらに他の偏光変調部１５２の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。図７において図５と同一の構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００３９】
偏光変調部１５２の右目領域１６２および左目領域１６４の各々は水平方向に長いストライプ状であり、例えば、水平方向のすべての画素１２０を覆うように配される。右目領域１６２および左目領域１６４の各々の垂直方向の幅Ｂは、画素１２０の垂直方向のピッチＡより大きい。より詳しくは幅ＢはピッチＡの２．９倍から３．１倍であり、各画素１２０の画像表示部１１０上の位置に基づいて設定されてもよい。
【００４０】
これにより、右目領域１６２および左目領域１６４の各々は、垂直方向について複数行の画素１２０を跨いで配される。右目領域１６２と左目領域１６４との境界は、画素１２０の遮光領域１３６上に位置する。図７の例において、互いに隣接する１行目および２行目、並びに、６行目および７行目の画素１２０は右目領域１６２内に配されるともに、互いに隣接する３行目から５行目の画素１２０は左目領域１６４内に配される。
【００４１】
上記構成において、駆動部１７０は、２次元画像を表示する場合に、図４の場合と同様に１行目から７行目を含む複数の画素１２０のそれぞれに対して独立して輝度を制御する。これにより、空間解像度の高い２次元画像を表示することができる。
【００４２】
３次元画像を表示する場合に、駆動部１７０は、右目領域１６２に対応した位置に配されている、２行目および３行目、並びに、６行目および７行目のうち境界から遠い側の１行目および７行目の画素１２０を用いて右目用画像を表示する。さらに、駆動部１７０は、左目領域１６４に対応した位置に配されている、３行目から５行目のうち中央の４行目の画素１２０を用いて左目用画像を表示する。
【００４３】
一方、駆動部１７０は、他の行である２行目、３行目、５行目および６行目の画素１２０には黒画像を表示する。黒画像の表示方法は図５の場合と同様である。
【００４４】
以上、本実施形態においても、図４および図５と同様の効果を奏する。さらに、垂直方向に隣接する２つの行の画素１２０で黒画像を表示するので、クロストークの生じない視野角を垂直方向により広くすることができる。
【００４５】
図８は、画像表示部１１０の画素１２０とさらに他の偏光変調部１５３の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。図８において図５と同一の構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００４６】
偏光変調部１５２の右目領域１６２および左目領域１６４の各々は垂直方向に長いストライプ状であり、例えば、垂直方向のすべての画素１２０を覆うように配される。右目領域１６２および左目領域１６４は水平方向に交互に設けられている。右目領域１６２および左目領域１６４の各々の水平方向の幅Ｃは、画素１２０の水平方向のピッチＡより大きい。より詳しくは幅ＣはピッチＡの２．９倍から３．１倍であり、各画素１２０の画像表示部１１０上の位置に基づいて設定されてもよい。
【００４７】
これにより、右目領域１６２および左目領域１６４の各々は、水平方向について複数列の画素１２０を跨いで配される。右目領域１６２と左目領域１６４との境界は、画素１２０の遮光領域１３６上に位置する。図８の例において、互いに隣接する１列目および２列目、並びに、６列目および７列目の画素１２０は右目領域１６２内に配されるともに、互いに隣接する３列目および５列目の画素１２０は左目領域１６４内に配される。
【００４８】
上記構成において、駆動部１７０は、２次元画像を表示する場合に、図４の場合と同様に１列目から７列目を含む複数の画素１２０のそれぞれに対して独立して輝度を制御する。これにより、空間解像度の高い２次元画像を表示することができる。
【００４９】
３次元画像を表示する場合に、駆動部１７０は、右目領域１６２に対応した位置に配されている、１列目および２列目、並びに、６列目および７列目のうち境界から遠い側の１列目および７列目の画素１２０を用いて右目用画像を表示する。さらに、駆動部１７０は、左目領域１６４に対応した位置に配されている、３列目から５列目のうち中央の４列目の画素１２０を用いて左目用画像を表示する。
【００５０】
一方、駆動部１７０は、他の列である２列目、３列目、５列目および６列目の画素１２０には黒画像を表示する。黒画像の表示方法は図５の場合と同様である。
【００５１】
以上、本実施形態においても、図７と同様の効果を奏する。特に、クロストークの生じない視野角を水平方向により広くすることができる。
【００５２】
図８の例は、図７の例の水平方向と垂直方向とを入れ替えた関係に相当する。これに代えて、図４から図６の例の水平方向と垂直方向とを入れ替えた関係にしてもよい。
【００５３】
図９は、画像表示部１１０の画素１２０とさらに他の偏光変調部１５４の右目領域１６２および左目領域１６４との位置関係を示す。図９において図５と同一の構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００５４】
偏光変調部１５２の右目領域１６２および左目領域１６４の各々は水平方向に長い矩形を有している。右目領域１６２および左目領域１６４は水平方向および垂直方向に交互に設けられている。右目領域１６２および左目領域１６４の各々の垂直方向の幅Ｂは、画素１２０の水平方向のピッチＡより大きい。より詳しくは幅ＢはピッチＡの１．９倍から２．１倍であり、各画素１２０の画像表示部１１０上の位置に基づいて設定されてもよい。さらに、右目領域１６２および左目領域１６４の各々の水平方向の幅Ｃは、画素１２０の水平方向のピッチＡより大きい。より詳しくは幅ＣはピッチＡの２．９倍から３．１倍であり、各画素１２０の画像表示部１１０上の位置に基づいて設定されてもよい。
【００５５】
これにより、右目領域１６２および左目領域１６４の各々は、水平方向および垂直方向について、複数の行および列の画素１２０を跨いで配される。図９の例において、水平方向に走る境界は、２行目、４行目および６行目の画素１２０のＲサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２およびＢサブ画素１３４上に位置する。一方、垂直方向に走る境界は、２列目と３列目の間、および、５列目と６列目の間の遮光領域１３６上に位置する。
【００５６】
上記構成において、駆動部１７０は、２次元画像を表示する場合に、図４の場合と同様に１行目から６行目かつ１列目から８列目を含む複数の画素１２０のそれぞれに対して独立して輝度を制御する。これにより、空間解像度の高い２次元画像を表示することができる。
【００５７】
３次元画像を表示する場合に、駆動部１７０は、右目領域１６２に対応した位置に配されている、１行１列目、１行７列目、３行４列目、５行１列目および５行７列目の画素１２０を用いて右目用画像を表示する。さらに、駆動部１７０は、左目領域１６４に対応した位置に配されている、１行４列目、３行１列目、３行７列目および５行４列目の画素１２０を用いて左目用画像を表示する。
【００５８】
一方、駆動部１７０は、２行目、４行目、６行目、２列目、３列目、５列目、６列目または８列目の画素１２０には黒画像を表示する。黒画像の表示方法は図５の場合と同様である。
【００５９】
以上、本実施形態においても、図４および図５と同様の効果を奏する。特に、クロストークの生じない視野角を垂直方向および水平方向により広くすることができる。
【実施例１】
【００６０】
図１に示す画像表示装置１０についてクロストークを測定した。画像表示装置１０において、クロストークに関連する各寸法は下記の通りである。基板ガラス１４０の厚み０．２６ｍｍ、偏光板１４２の厚み０．１９５ｍｍ、粘着剤１４４の厚み０．０３ｍｍ。よって、カラーフィルタ１２２と位相差膜１６６との距離Ｄは０．４８５ｍｍである。
【００６１】
また、画素１２０は一辺が０．０９６ｍｍの正方形である。遮光領域の幅は左右のそれぞれ０．００３ｍｍずつ、上下で０．０２０ｍｍずつである。よって、黒画像を表示した場合の実効的な黒の幅は、０．０９６ｍｍ＋０．０２０ｍｍ×２で、０．１３６ｍｍとなる。
【００６２】
図１０は、クロストークを測定する方法を説明する説明図である。実施例１の画像表示装置１０の画像出射側に、眼鏡２０と同じ左目用変調素子２４を介して輝度計３０を配する。画像表示装置１０に対する上下視野角θを変えながら、下記数１式で定義されるクロストーク［％］を測定した。
【数１】
2014112838.tif 000003
【００６３】
ここで、Ｉ（左黒右白）は、左目用画像として黒、右目用画像として白を表示した場合に輝度計で計測される輝度である。Ｉ（左白右黒）は、左目用画像として白、右目用画像として黒を表示した場合に輝度計で計測される輝度である。Ｉ（左黒右黒）は、左目用画像および右目用画像として黒を表示した場合に輝度計で計測される輝度である。
【００６４】
図１１は、図４の配置関係におけるクロストークの測定結果を示す。クロストークがほとんど生じない垂直方向の視野角として約２３度が得られた。
【実施例２】
【００６５】
上記数１式で定義されるクロストークを、計算により近似的に求めた。図１２は、クロストークを近似的に計算するモデルを示す。図１２に示すように、右目用画像および左目用画像の領域がある場合に、理論的にクロストークが発生しない視野角θは、下記数２式で算出される。
【数２】
2014112838.tif 000004
【００６６】
ここで、幅Ｐは黒表示の画素１２０の幅と右目用画像等を表示している画素１２０における遮光領域の幅の合計である。ｎ１はカラーフィルタ１２２と偏光変調部１５０との間の屈折率であり、１．５と近似した。ｎ０は使用者の周囲の屈折率であり、１とおいた。また、距離Ｄは実施例１と同様に０．４８５とした。結果を下記表１に示す。
【００６７】
【表１】
2014112838.tif 000005
【００６８】
図４に対応する計算値が２３．９度であり、実施例１で実際に測定した約２３度と一致しており、近似的な計算が妥当であることがわかる。さらに、黒画像の列または行を入れると、入れない場合に比べてクロストークを生じない視野角が広くなることが分かる。さらに、黒画像の列または行の数が多くなるほど、クロストークを生じない視野角が広くなることが分かる。
【００６９】
図１から図９の実施形態において、３次元画像を表示する場合における黒画像は、右目用画像および左目用画像とは異なる第３の画像の一例である。黒画像に代えて、第３の画像として、右目用画像と左目用画像との中間の画像を表示してもよい。中間の画像の一例は、隣接する右目用画像と左目用画像とを色毎に平均した画像である。これにより、クロストークを低減しつつ、視覚上の画像の粗さを見難くすることができる。
【００７０】
図１３は、中間の画像の他の例を説明する図である。図１３は、画素１２０と図７の偏光変調部１５２との位置関係を例示している。
【００７１】
図１３の例で、中間の画像は、隣接する右目用画像および左目用画像のうち色毎に小さい方の輝度を超えない輝度を有する画像となる。例えば、垂直方向で隣接する一対の右目用画像の画素Ｒと左目用画像の画素Ｌのそれぞれの色のサブ画素の輝度をＲ（ｉ）およびＬ（ｉ）と表す。ここで、ｉはＲサブ画素１３０、Ｇサブ画素１３２、Ｂサブ画素１３４である。垂直方向で隣接する一対の右目用画像の画素Ｒと左目用画像の画素Ｌに挟まれた中間画素の個数をＮとし、それぞれの輝度をＭｎ（ｉ）とする。ここでｎ＝１、２、・・・Ｎである。
【００７２】
中間画素Ｍｎの輝度Ｍｎ（ｉ）を下記数３式で決める。
［数３］
Ｒ（ｉ）≦Ｌ（ｉ）のとき、Ｍｎ（ｉ）＝Ｒ（ｉ）／Ｎ
Ｒ（ｉ）＞Ｌ（ｉ）のとき、Ｍｎ（ｉ）＝Ｌ（ｉ）／Ｎ
【００７３】
例えば、図１３の（ａ）の例におけるＲサブ画素１３０に注目する。画素ＲのＲサブ画素１３０と画素ＬのＲサブ画素１３０とを比較すると、画素ＬのＲサブ画素１３０の輝度の方が小さい。よって、これを中間画素の個数２で割った輝度が中間画素Ｍ１、Ｍ２のＲサブ画素１３０に割り当てられている。（ｂ）および（ｃ）についても同様である。
【００７４】
以上、図１３の中間の画像によれば、クロストークを低減しつつ、視覚上の画像の粗さを見難くすることができる。特に、隣接する右目用画像および左目用画像のうち色毎に小さい方の輝度を超えない輝度を有する画像となるので、偽色が発生しにくい。なお、中間の画像は使用者の右目と左目の両方に入射する場合があるが、輝度が小さく、また、もともと右目用画像と左目用画像の両方に含まれていた色の成分を有しているので、クロストークによる視差の違和感は生じにくい。
【００７５】
図１４は、画像全体の輝度を調整する例を示す。図１３の中間の画素を生成することに加えて、さらに、図１４に示すように画像全体の輝度を調整してもよい。
【００７６】
図１４の例において、まず、図１３の方法で中間の画像を決定する。次に、右目用画像および左目用画像を調整する。以下、右目用画像を調整する例を説明する。注目している右目用画像の画素１２０の輝度Ｒ（ｉ）に対し、垂直方向で、当該画素１２０に隣接する中間画素の輝度Ｍ１（ｉ）、Ｍ２（ｉ）、・・・Ｍｐ（ｉ）（ただしｐ＝２Ｎ）を用いて、数４式で補正輝度Ｒａ（ｉ）を決める。
［数４］
Ｒａ（ｉ）＝Ｒ（ｉ）−（Ｍ１（ｉ）＋Ｍ２（ｉ）＋・・・＋Ｍｐ（ｉ））／２
【００７７】
以上、図１４の調整後の画像によれば、クロストークを低減しつつ、視覚上の画像の粗さをより見難くすることができる。
【００７８】
図１５は、他の画素１８０を示す。図１５の例において、画素１８０は、赤色につき、Ｒ主画素１８１およびＲ副画素１８２を有する。同様に画素１８０は、緑色につきＧ主画素１８３およびＧ副画素１８４を有し、青色につきＢ主画素１８５およびＢ副画素１８６を有する。
【００７９】
Ｇ主画素１８３とＧ副画素１８４とは垂直方向に並んでいる。Ｇ主画素１８３およびＧ副画素１８４は水平方向に同じ幅を有するが、垂直方向の長さはＧ主画素１８３の方がＧ副画素１８４より長い。これにより、Ｇ主画素１８３の方がＧ副画素１８４より広い表示領域を有する。Ｇ主画素１８３とＧ副画素１８４、Ｂ主画素１８５とＢ副画素１８６の関係も同様である。
【００８０】
図１６は、画素１８０を用いた画像表示部１９０と偏光変調部１９２との位置関係を示す。画像表示部１９０において、図１５の画素１８０が主面方向に二次元的に複数配されている。図１６ではその一部である、３行２列分が示されている。
【００８１】
偏光変調部１９２の右目領域１６２および左目領域１６４の各々は水平方向に長いストライプ状であり、例えば、水平方向のすべての画素１８０を覆うように配される。右目領域１６２および左目領域１６４の各々の垂直方向の幅Ｅは、画素１８０の垂直方向のピッチＥに略等しい。右目領域１６２と左目領域１６４との境界は、垂直方向で互いに隣接する右目用画像を表示するＲ主画素１８１（および、Ｇ主画素１８３、Ｂ主画素１８５）と左目用画像を表示するＲ主画素１８１（および、Ｇ主画素１８３、Ｂ主画素１８５）との間に位置する。図１６に示す例において、垂直方向で互いに隣接する右目用画像を表示するＲ主画素１８１と左目用画像を表示するＲ主画素１８１との間にはＲ副画素１８２があり、当該境界はＲ副画素１８２上に位置する。
【００８２】
上記構成において、２次元画像を表示する場合に、駆動部１７０はＲ主画素１８１および対応するＲ副画素１８２を一組として輝度を制御する。同様に、駆動部１７０は、Ｇ主画素１８３および対応するＧ副画素１８４を一組として輝度を制御し、Ｂ主画素１８５および対応するＢ副画素１８６を一組として輝度を制御する。これにより、１つの画素１８０の全体を１つの点とする集合からなる２次元画像が表示される。すなわち、１つの画素１８０内において主画素全体と副画素全体とは同じ色を表示する。
【００８３】
３次元画像を表示する場合に、駆動部１７０は、右目領域１６２に対応する１列目および３列目の画素１８０のＲ主画素１８１、Ｇ主画素１８３およびＢ主画素１８５を用いて右目用画像を表示する。さらに、駆動部１７０は、左目領域１６４に対応する２列目の画素１８０のＲ主画素１８１、Ｇ主画素１８３およびＢ主画素１８５を用いて左目用画像を表示する。
【００８４】
一方、３次元画像を表示する場合に、駆動部１７０は、いずれの画素１８０についても、Ｒ副画素１８２、Ｇ副画素１８４およびＢ副画素１８６に対して右目用画像と左目用画像との中間の画像を表示する。中間の画像については、上記したいずれの中間の画像を用いてもよい。また、図１３の中間の画像を用いる場合に、さらに、右目用画像と左目用画像に対して、図１４の調整をしてもよい。
【００８５】
以上、図１５および図１６の実施形態によれば、クロストークを低減しつつ、視覚上の画像の粗さを見難くすることができる。
【００８６】
なお、図１から図１６の実施形態において、偏光の方向は一例を示したものであって、他の偏光の方向を用いてもよい。例えば、右目領域１６２および左目領域１６４の一方がλ／２板であって入射する偏光の方向を回転し、他方が光学的に等方であって入射する偏光の方向を変更しないか、右目領域１６２および左目領域１６４の両方がλ／２板で、右目用画像と左目用画像とを互いに直交する直線偏光として画像表示装置１０から出力してもよい。
【００８７】
また、図１から図１６の実施形態において、赤、緑および青のサブ画素を用いる例を説明したが、他の色のサブ画素であってもよく、黄色等を加えた４つ以上のサブ画素が用いられてもよい。また、色のサブ画素を有しないモノクロであってもよい。
【００８８】
上記図１から図１６の実施形態において、右目領域１６２と左目領域１６４との境界が一致している。これに代えて、右目領域１６２と左目領域１６４とが一部重なっていてもよいし、互いに離れていてもよい。重なりまたは離れの程度は、図１から図１６における境界が乗っている表示領域または遮光領域の範囲内であることが好ましい。また、右目領域１６２および左目領域１６４は画素のピッチの非整数倍、例えば、１．５倍等でもよく、画素を跨ぐ数は図１から図１６の例に限られず、４つ以上の画素を跨いでもよい。
【００８９】
駆動部１７０が中間の画像を生成する機能は、画像表示装置１０のドライバの一部としてＡＳＩＣに組み込まれていてもよいし、ソフトウェアプログラムとして画像表示装置１０にインストールされていてもよい。
【００９０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１０  画像表示装置、２０  眼鏡、２２  右目用変調素子、２４  左目用変調素子、３０  輝度計、１００  バックライト、１１０  画像表示部、１１２  偏光板、１１４  基板ガラス、１１６  液晶、１２０  画素、１２２  カラーフィルタ、１３０  Ｒサブ画素、１３２  Ｇサブ画素、１３４  Ｂサブ画素、１３６  遮光領域、１４０  基板ガラス、１４２  偏光板、１４４  粘着剤、１５０  偏光変調部、１５１  偏光変調部、１５２  偏光変調部、１５３  偏光変調部、１５４  偏光変調部、１６２  右目領域、１６４  左目領域、１６６  位相差膜、１６８  透明基材、１７０  駆動部、１８０  画素、１８１  Ｒ主画素、１８２  Ｒ副画素、１８３  Ｇ主画素、１８４  Ｇ副画素、１８５  Ｂ主画素、１８６  Ｂ副画素、１９０  画像表示部、１９２  偏光変調部
【図１】
2014112838.tif 000006
【図２】
2014112838.tif 000007
【図３】
2014112838.tif 000008
【図４】
2014112838.tif 000009
【図５】
2014112838.tif 000010
【図６】
2014112838.tif 000011
【図７】
2014112838.tif 000012
【図８】
2014112838.tif 000013
【図９】
2014112838.tif 000014
【図１０】
2014112838.tif 000015
【図１１】
2014112838.tif 000016
【図１２】
2014112838.tif 000017
【図１３】
2014112838.tif 000018
【図１４】
2014112838.tif 000019
【図１５】
2014112838.tif 000020
【図１６】
2014112838.tif 000021