(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた画面領域に、前記画面の上下方向と平行な帯状に形成された実質的に黒の複数の第１の非表示部と、前記第１の非表示部よりも広い幅を有する帯状に形成された実質的に黒の複数の第２の非表示部とが、予め定めた間隔で前記画面の左右方向に交互に形成され、前記画面領域内の前記第１と第２の非表示部の間の領域にそれぞれ、画像データの書込みによりその画像データに応じて光の透過を制御する複数の画素を配列した画像表示部が形成された画像表示素子と、
前記画像表示素子の観察側とは反対側に配置され、前記画像表示素子の予め定めた主観察方向から見て、前記画像表示素子の前記複数の第１の非表示部に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部が形成され、他の領域にそれぞれ、第１のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部が形成された第１の光シャッタ素子と、
前記画像表示素子の観察側に配置され、前記主観察方向から見て、前記画像表示素子の前記複数の第２の非表示部の中央部に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部が形成され、他の領域にそれぞれ、第２のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部が形成された第２の光シャッタ素子と、
前記第１の光シャッタ素子の前記画像表示素子に対向する側とは反対側に配置され、前記第１の光シャッタ素子に向けて照明光を照射する面光源と、
前記画像表示素子の前記第１の非表示部を挟んで隣合う前記画像表示部のうち、前記主観察方向から見て、前記第１の非表示部の左側の画像表示部の各画素に、三次元画像を表示するための左眼用と右眼用の画像データのうちの左眼用画像データを書込み、前記第１の非表示部の右側の画像表示部の各画素に右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を遮断させるための前記第１のシャッタ閉信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を透過させるための前記第２のシャッタ開信号を供給する第１の表示駆動と、前記画像表示素子の前記第２の非表示部を挟んで隣合う前記画像表示部のうち、前記主観察方向から見て、前記第２の非表示部の左側の画像表示部の各画素に前記左眼用画像データを書込み、前記第２の非表示部の右側の画像表示部の各画素に前記右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を透過させるための前記第１のシャッタ開信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を遮断させるための前記第２のシャッタ閉信号を供給する第２の表示駆動とを選択的に行なう駆動手段と、
を備えたことを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項２】
主観察方向は、前記画像表示素子の画面の左右方向の中央部を通る法線方向と実質的に同じ方向であることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像表示装置。
【請求項３】
画像表示素子の第１と第２の非表示部の間の画像表示部は、複数の画素を画面の上下方向に１列に配列した領域からなっており、前記第１の非表示部は、前記画像表示部と実質的に同じ幅に形成され、前記第２の非表示部は、前記第１の非表示部の２〜５倍の範囲の幅に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の三次元画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体的な三次元画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元画像を表示する表示装置としては、従来、液晶表示素子等の画像表示素子の画面の上下方向と平行な複数の画素列のうち、１つ置きの画素列の各画素により左眼用画像を表示し、他の１つ置きの画素列の各画素により右眼用画像を表示し、その左眼用画像と右眼用画像とを、前記１つ置きの画素列からの出射光と他の１つ置きの画素列からの出射光とを表示観察者の左眼方向と右眼方向とに振り分けるレンチキュラーレンズ、あるいは前記画素列と平行な複数の透過部と遮光部が交互に並べてストライプ状に形成されたパララックスバリアを介して観察者の左眼と右眼とに観察させるようにしたものがある（特許文献１、２、３参照）。
【特許文献１】特開平  ３−１１９８８９号公報
【特許文献２】特開平  ７−００５４５５号公報
【特許文献３】特開平１０−２６８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の三次元画像表示装置は、予め定めた１つの観察方向、例えば前記画像表示素子の画面の左右方向の中央部を通る法線方向からしか三次元画像を観察させることができない。
【０００４】
この発明は、予めた主観察方向からも、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向からも三次元画像を観察させることができる三次元画像表示装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の三次元画像表示装置は、
予め定めた画面領域に、前記画面の上下方向と平行な帯状に形成された実質的に黒の複数の第１の非表示部と、前記第１の非表示部よりも広い幅を有する帯状に形成された実質的に黒の複数の第２の非表示部とが、予め定めた間隔で前記画面の左右方向に交互に形成され、前記画面領域内の前記第１と第２の非表示部の間の領域にそれぞれ、画像データの書込みによりその画像データに応じて光の透過を制御する複数の画素を配列した画像表示部が形成された画像表示素子と、
前記画像表示素子の観察側とは反対側に配置され、前記画像表示素子の予め定めた主観察方向から見て、前記画像表示素子の前記複数の第１の非表示部に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部が形成され、他の領域にそれぞれ、第１のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部が形成された第１の光シャッタ素子と、
前記画像表示素子の観察側に配置され、前記主観察方向から見て、前記画像表示素子の前記複数の第２の非表示部の中央部に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部が形成され、他の領域にそれぞれ、第２のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部が形成された第２の光シャッタ素子と、
前記第１の光シャッタ素子の前記画像表示素子に対向する側とは反対側に配置され、前記第１の光シャッタ素子に向けて照明光を照射する面光源と、
前記画像表示素子の前記第１の非表示部を挟んで隣合う前記画像表示部のうち、前記主観察方向から見て、前記第１の非表示部の左側の画像表示部の各画素に、三次元画像を表示するための左眼用と右眼用の画像データのうちの左眼用画像データを書込み、前記第１の非表示部の右側の画像表示部の各画素に右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を遮断させるための前記第１のシャッタ閉信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を透過させるための前記第２のシャッタ開信号を供給する第１の表示駆動と、前記画像表示素子の前記第２の非表示部を挟んで隣合う前記画像表示部のうち、前記主観察方向から見て、前記第２の非表示部の左側の画像表示部の各画素に前記左眼用画像データを書込み、前記第２の非表示部の右側の画像表示部の各画素に前記右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を透過させるための前記第１のシャッタ開信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を遮断させるための前記第２のシャッタ閉信号を供給する第２の表示駆動とを選択的に行なう駆動手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この三次元画像表示装置において、前記主観察方向は、前記画像表示素子の画面の左右方向の中央部を通る法線方向と実質的に同じ方向に設定するのが望ましい。
【０００７】
また、前記画像表示素子の第１と第２の非表示部の間の画像表示部は、複数の画素を画面の上下方向に１列に配列した領域からなっており、前記第１の非表示部は、前記画像表示部と実質的に同じ幅に形成され、前記第２の非表示部は、前記第１の非表示部の２〜５倍の範囲の幅に形成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の三次元画像表示装置は、前記画像表示素子の前記第１の非表示部を挟んで隣合う前記画像表示部のうち、予め定めた主観察方向から見て、前記第１の非表示部の左側の画像表示部の各画素に左眼用画像データを書込み、前記第１の非表示部の右側の画像表示部の各画素に右眼用画像データを書込み、前記画像表示素子の観察側とは反対側に配置された前記第１の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を遮断させるための前記第１のシャッタ閉信号を供給し、前記画像表示素子の観察側に配置された前記第２の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を透過させるための前記第２のシャッタ開信号を供給する第１の表示駆動により、前記主観察方向に対して三次元画像を表示し、前記画像表示素子の前記第２の非表示部を挟んで隣合う前記画像表示部のうち、前記主観察方向から見て、前記第２の非表示部の左側の画像表示部の各画素に前記左眼用画像データを書込み、前記第２の非表示部の右側の画像表示部の各画素に前記右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を透過させるための前記第１のシャッタ開信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子の前記各シャッタ部に、光を遮断させるための前記第２のシャッタ閉信号を供給する第２の表示駆動により、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向に対して同時に三次元画像を表示するものであり、この表示装置によれば、前記予めた主観察方向からも、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向からも三次元画像を観察させることができる。
【０００９】
この三次元画像表示装置において、前記主観察方向は、前記画像表示素子の画面の左右方向の中央部を通る法線方向と実質的に同じ方向に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記第１の表示駆動によって表示する三次元画像を、前記画像表示素子の画面の中心部を通る法線方向から観察させ、前記第２の表示駆動によって表示する三次元画像を、前記法線方向に対して左右に傾いた２つの方向から観察させることができる。
【００１０】
また、前記画像表示素子の第１と第２の非表示部の間の画像表示部は、複数の画素を画面の上下方向に１列に配列した領域からなっており、前記第１の非表示部は、前記画像表示部と実質的に同じ幅に形成され、前記第２の非表示部は、前記第１の非表示部の２〜５倍の範囲の幅に形成されているのが好ましく、このようにすることにより、前記主観察方向からも、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向からも、むらの無い良好な品質の三次元画像を観察させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図６はこの発明の一実施例を示しており、図１は三次元画像表示装置の平面図、図２は前記表示装置の一部分の拡大断面図、図３は前記表示装置を構成する画像表示素子と第１及び第２の光シャッタ素子の一部分の正面図、図４は、前記画像表示素子と第１及び第２の光シャッタ素子を構成する複数の液晶セルの一対の基板の内面の配向処理方向と複数の偏光板の透過軸の向きを示す図である。
【００１２】
この三次元画像表示装置は、図１及び図２のように、予め定めた矩形形状の画面領域１ａ（図３参照）を有する画像表示素子１と、前記画像表示素子１の観察側（図１及び図２において下側）とは反対側に配置された第１の光シャッタ素子２と、前記画像表示素子１の観察側に配置された第２の光シャッタ素子３と、前記第１の光シャッタ素子２の前記画像表示素子１に対向する側とは反対側に配置され、前記第１の光シャッタ素子２に向けて照明光を照射する面光源３１と、前記画像表示素子１と前記第１及び第２の光シャッタ素子２，３の駆動手段３２とを備えている。
【００１３】
前記画像表示素子１と第１及び第２の光シャッタ素子２，３は、画像表示用液晶セル４と、この画像表示用液晶セル４の観察側とは反対側の面に対向させて配置された第１のシャッタ用液晶セル１３と、前記画像表示用液晶セル４の観察側の面に対向させて配置された第２のシャッタ用液晶セル２０と、前記画像表示用液晶セル４と前記第１のシャッタ用液晶セル１３との間に配置された第１の偏光板２７と、前記画像表示用液晶セル４と前記第２のシャッタ用液晶セル２０との間に配置された第２の偏光板２８と、前記第１のシャッタ用液晶セル１３の前記面光源３１に対向する側に配置された第３の偏光板２９と、前記第２のシャッタ用液晶セル１３の画像表示用液晶セル４に対向する側とは反対側、つまり表示の観察側に配置された第４の偏光板３０とにより構成されている。
【００１４】
前記画像表示用液晶セル４は、前記画面領域１ａを囲む枠状シール材７を介して接合された一対の透明基板５，６と、これらの基板５，６間に封入された液晶層８とからなっており、前記一対の基板５，６の互いに対向する内面のいずれか一方、例えば観察側とは反対側の基板５の内面に、前記画面の上下方向と平行な縦長の帯状に形成された複数の第１の遮光膜９ａと、前記第１の遮光膜９ａよりも広い幅を有する縦長の帯状に形成された複数の第２の遮光膜９ｂとが、予め定めた間隔で前記画面の左右方向に交互に形成され、前記一対の基板５，６の内面それぞれに、前記第１と第２の遮光膜９ａ，９ｂの間の領域毎に、画像データの書込みによりその画像データに応じて光の透過を制御する複数の画素Ｄａ（図３参照）を形成するための透明電極１０，１１が設けられている。
【００１５】
なお、この画像表示用液晶セル４は、一方の基板、例えば観察側の基板６の内面の前記第１と第２の遮光膜９ａ，９ｂの間に対応する領域にそれぞれ、複数の画素電極１１を、前記各領域毎に前記画面の上下方向に１列に配列させて設け、他方の基板、つまり観察側とは反対側の基板５の内面に、前記画面領域１ａの略全域にわたる一枚膜状の対向電極１０を設けたアクティブマトリックス型液晶セルであり、図では省略しているが、前記観察側の基板６の内面には、前記複数の画素電極１１にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、これらのＴＦＴにゲート信号を供給する複数の走査線と、前記各ＴＦＴに画像データ信号を供給する複数の信号線とが設けられている。
【００１６】
また、前記観察側とは反対側の基板５の内面には、前記複数の画素電極１１が画面の上下方向に１列に配列した各画素電極列のうち、前記幅の狭い第１の遮光膜９ａに対応する領域を挟んで隣合う２つの画素電極列毎にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが、前記画面の左右方向に交互に並べて設けられており、前記対向電極１０は、前記第１と第２の遮光膜９ａ，９ｂ及びカラーフィルタ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを覆って形成されている。
【００１７】
さらに、前記一対の基板５，６内面にはそれぞれ、前記電極１０，１１を覆って配向膜（図示せず）が形成されており、前記液晶層８の液晶分子は、各基板５，６の内面にそれぞれ、前記配向膜を予め定めた方向にラビングすることにより施された配向処理の方向に対応した初期配向状態に配向している。
【００１８】
そして、前記画像表示素子１は、前記画像表示用液晶セル４と、この画像表示用液晶セル４を挟んで配置された前記第１と第２の偏光板２７，２８とにより構成されている。
【００１９】
この画像表示素子１は、図４のように、前記画像表示用液晶セル４の一方の基板５の内面の配向処理方向５ａを画面の横軸ｘに対して一方の方向に４５°ずれた方向に設定し、他方の基板６の内面の配向処理方向６ａを前記画面の横軸ｘに対して他方の方向に４５°ずれた方向に設定し、前記液晶層８の液晶分子を、一対の基板５，６間における分子配列の捩れ方向を図４に破線矢印で示したように、実質的に９０°の捩れ角でツイスト配向させたＴＮ型表示素子であり、前記第１と第２の偏光板２７，２８は、その透過軸２７ａ，２８ａを画面の横軸ｘに対して一方の方向に４５°ずれた方向に向け、且つ、それぞれの透過軸２７ａ，２８ａを直交させるか、或いは互いに平行にして配置されている。
【００２０】
この画像表示素子１は、前記画面領域１ａのうち、前記複数の遮光膜９ａ，９ｂに対応した黒く見える部分以外の複数の領域にそれぞれ１列ずつ形成された複数の画素列の各画素Ｄａの光の透過を、これらの画素Ｄａの電極１０，１１間への画像データに対応した書込み電圧の印加、つまり画像データの書込みにより制御し、前記複数の画素列によって画像を表示する。
【００２１】
すなわち、この画像表示素子１は、図２及び図３に示すように、予め定めた画面領域１ａに、前記幅の狭い複数の第１の遮光膜９ａにより前記画面の上下方向と平行な帯状に形成された実質的に黒の複数の第１の非表示部Ｂ１と、前記幅の広い複数の第２の遮光膜９ｂにより、前記第１の非表示部Ｂ１よりも広い幅を有する帯状に形成された実質的に黒の複数の第２の非表示部Ｂ２とが、予め定めた間隔で前記画面の左右方向に交互に形成され、前記画面領域１ａ内の前記第１と第２の非表示部Ｂ１，Ｂ２の間の領域にそれぞれ、画像データの書込みによりその画像データに応じて光の透過を制御する複数の画素Ｄａを１列に配列した画像表示部Ｄ１，Ｄ２が形成されたものである。
【００２２】
この画像表示素子１の１行ずつの画素列からなる画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅（１つの画素Ｄａの幅）ｃは、約４５μｍであり、前記第１の非表示部Ｂ１の幅ａは、前記画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅ｃと実質的に同じ約４５μｍに設定され、第２の非表示部Ｂ２の幅ｂは、前記第１の非表示部Ｂ１の幅ａの２〜５倍の範囲、例えば約１９５μｍに設定されている。
【００２３】
また、前記第１のシャッタ用液晶セル１３は、前記画像表示素子１の画面領域１ａに対応する矩形形状の領域を囲む枠状シール材１６を介して接合された一対の透明基板１４，１５と、これらの基板１４，１５間に封入された液晶層１７とからなっており、前記一対の基板１４，１５の互いに対向する内面それぞれに、前記画像表示素子１の予め定めた主観察方向から見て、前記画像表示素子１の幅狭な複数の第１の非表示部Ｂ１に対応する領域以外の領域にそれぞれ、第１のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部Ｓ１（図３参照）を形成するための、縦長の帯状の透明電極１８，１９が設けられている。
【００２４】
なお、この実施例の三次元画像表示装置は、前記画像表示素子１の正面方向を三次元画像の主観察方向として設計されたものであり、前記予め定めた主観察方向は、前記画像表示素子１の画面の左右方向の中央部を通る法線方向と実質的に同じ方向である。
【００２５】
さらに、前記一対の基板１４，１５の内面にはそれぞれ、前記電極１８，１９を覆って配向膜（図示せず）が形成されており、前記液晶層１７の液晶分子は、各基板１４，１５の内面にそれぞれ、前記配向膜を予め定めた方向にラビングすることにより施された配向処理の方向に対応した初期配向状態に配向している。
【００２６】
そして、前記第１の光シャッタ素子２は、前記第１のシャッタ用液晶セル１３と、この第１のシャッタ用液晶セル１３を挟んで配置された前記第３と第１の偏光板２９，２７とにより構成されている。
【００２７】
この第１の光シャッタ素子２は、図４のように、前記第１のシャッタ用液晶セル１３の一対の基板１４，１５の内面の配向処理方向１４ａ，１５ａを、前記画面の横軸ｘと平行で且つ互いに逆向きの方向に設定し、前記液晶層１７の液晶分子を、前記配向処理方向１４ａ，１５ａに分子長軸を揃えてホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向型液晶素子であり、そのΔｎｄ（液晶の複屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値は約２７５ｎｍに設定され、前記第３の偏光板２９は、この第１の光シャッタ素子２をノーマリーホワイトモードにするために、その透過軸２９ａを前記第１の偏光板２７の透過軸２７ａに対して実質的に直交させて配置されている。
【００２８】
この第１の光シャッタ素子２は、前記電極１８，１９が互いに対向する領域からなる複数のシャッタ部Ｓ１以外の領域（予め定めた主観察方向から見て、画像表示素子１の複数の第１の非表示部Ｂ１にそれぞれ対応する領域）に入射した光を透過させ、前記複数のシャッタ部Ｓ１において、前記電極１８，１９間に前記第１のシャッタ開信号に対応したシャッタ開電圧と前記第１のシャッタ閉信号に対応したシャッタ閉電圧とを選択的に印加され、前記シャッタ部Ｓ１の光の透過と遮断を制御する。
【００２９】
なお、前記第１のシャッタ開信号に対応したシャッタ開電圧は、前記液晶分子を初期のホモジニアス配向状態に配向させる実質的に０Ｖまたはそれに近い電圧であり、前記第１のシャッタ閉信号に対応したシャッタ閉電圧は、前記液晶分子を、基板１４，１５面に対して、前記シャッタ部Ｓ１の光の透過率が最も高くなる立上がり角で立上がり配向させる電圧である。
【００３０】
すなわち、この第１の光シャッタ素子２は、図２及び図３に示すように、前記画像表示素子１の前記画面領域１ａに対応する領域２ａのうち、前記予め定めた主観察方向から見て、前記画像表示素子１の幅狭な前記複数の第１の非表示部Ｂ１に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部Ｗ１が形成され、他の領域にそれぞれ、前記第１のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給（電極１８，１９間への第１のシャッタ開電圧とシャッタ閉電圧の選択的な印加）によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部Ｓ１が形成されたものである。なお、図３では、前記透過部Ｗ１とシャッタ部Ｓ１とを区別しやすくするために、前記シャッタ部Ｓ１に破線ハッチングを施している。
【００３１】
この第１の光シャッタ素子２の前記透過部Ｗ１の幅ｄは、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１及び画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅ａ，ｄと実質的に同じ約４５μｍに設定され、前記シャッタ部Ｓ１の幅ｅは、約２８５μｍに設定されている。
【００３２】
また、前記第２のシャッタ用液晶セル２０は、前記画像表示素子１の画面領域１ａに対応する矩形形状の領域を囲む枠状シール材２３を介して接合された一対の透明基板２１，２２と、これらの基板２１，２２間に封入された液晶層２４とからなっており、前記一対の基板１１，２２の互いに対向する内面それぞれに、前記画像表示素子１の前記予め定めた主観察方向から見て、前記画像表示素子１の幅広な複数の第２の非表示部Ｂ２の中央部に対応する領域以外の領域にそれぞれ、第２のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部Ｓ２（図３参照）を形成するための、縦長の帯状の透明電極２５，２６が設けられている。
【００３３】
さらに、前記一対の基板２１，２２の内面にはそれぞれ、前記電極２５，２６を覆って配向膜（図示せず）が形成されており、前記液晶層２４の液晶分子は、各基板２１，２２の内面にそれぞれ、前記配向膜を予め定めた方向にラビングすることにより施された配向処理の方向に対応した初期配向状態に配向している。
【００３４】
そして、前記第２の光シャッタ素子３は、前記第２のシャッタ用液晶セル２０と、この第２のシャッタ用液晶セル２０を挟んで配置された前記第２と第４の偏光板２８，３０とにより構成されている。
【００３５】
この第２の光シャッタ素子３は、図４のように、前記第２のシャッタ用液晶セル２０の一対の基板２１，２２の内面の配向処理方向２１ａ，２２ａを、前記画面の横軸ｘと平行で且つ互いに逆向きの方向に設定し、前記液晶層２４の液晶分子を、前記配向処理方向２１ａ，２２ａに分子長軸を揃えてホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向型液晶素子であり、そのΔｎｄの値は、前記第１の光シャッタ素子２と実質的に同じ約２７５ｎｍに設定され、前記第４の偏光板３０は、この第２の光シャッタ素子３をノーマリーホワイトモードにするために、その透過軸３０ａを前記第２の偏光板２８の透過軸２８ａに対して実質的に直交させて配置されている。
【００３６】
この第２の光シャッタ素子３は、前記電極２５，２６が互いに対向する領域からなる複数のシャッタ部Ｓ２以外の領域（予め定めた主観察方向から見て、画像表示素子１の複数の第２の非表示部Ｂ２の中央部に対応する領域）に入射した光を透過させ、前記複数のシャッタ部Ｓ２において、前記電極２５，２６間に前記第２のシャッタ開信号に対応したシャッタ開電圧と前記第２のシャッタ閉信号に対応したシャッタ閉電圧とを選択的に印加され、前記シャッタ部Ｓ２の光の透過と遮断を制御する。
【００３７】
なお、前記第２のシャッタ開信号に対応したシャッタ開電圧は、前記液晶分子を初期のホモジニアス配向状態に配向させる実質的に０Ｖまたはそれに近い電圧であり、前記第２のシャッタ閉信号に対応したシャッタ閉電圧は、前記液晶分子を、基板１４，１５面に対して、前記シャッタ部Ｓ２の光の透過率が最も高くなる立上がり角で立上がり配向させる電圧である。
【００３８】
すなわち、この第２の光シャッタ素子３は、図２及び図３に示すように、前記画像表示素子１の前記画面領域１ａに対応する領域３ａのうち、前記予め定めた主観察方向から見て、前記画像表示素子１の幅広な複数の第２の非表示部Ｂ２の中央部に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部Ｗ２が形成され、他の領域にそれぞれ、前記第２のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給（電極２５，２６間への第２のシャッタ開電圧とシャッタ閉電圧の選択的な印加）によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部Ｓ２が形成されたものである。なお、図３では、前記透過部Ｗ２とシャッタ部Ｓ２とを区別しやすくするために、前記シャッタ部Ｓ２に破線ハッチングを施している。
【００３９】
この第２の光シャッタ素子３の前記透過部Ｗ２の幅ｆは、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１及び画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅ａ，ｄと実質的に同じ約４５μｍに設定され、前記シャッタ部Ｓ２の幅ｅは、約６１５μｍに設定されている。
【００４０】
そして、前記第１の光シャッタ素子２は、前記画像表示素子１の観察側とは反対側に、前記画像表示素子１の液晶層８の層厚の中心位置から第１の光シャッタ素子２の液晶層１７の層厚の中心位置までの距離を約５１０μｍに設定して配置され、前記第２の光シャッタ素子３は、前記画像表示素子１の観察側に、前記画像表示素子１の液晶層８の層厚の中心位置から第２の光シャッタ素子３の液晶層２４の層厚の中心位置までの距離を約６００μｍに設定して配置されている。
【００４１】
また、前記面光源３１は、前記第１の光シャッタ素子２に向けて、前記画像表示素子の法線方向を中心として左右方向に充分な広がり角で広がる強度分布の照明光を照射するものであり、図では簡略化しているが、例えば、板状の透明部材の一端面に光の入射端面が形成され、前記透明部材の２つの板面の一方に、前記入射端面の入射面から入射した光の出射面が形成され、他方の板面に、前記入射端面の入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板と、この導光板の入射端面に対向させて配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる複数の発光素子と、前記導光板の出射面側に配置された光拡散板とからなっている。
【００４２】
また、前記画像表示素子１と前記第１及び第２の光シャッタ素子２，３の駆動手段３２は、前記画像表示素子１の幅狭な第１の非表示部Ｂ１を挟んで隣合う画像表示部Ｄ１，Ｄ２のうち、前記予め定めた主観察方向から見て、前記第１の非表示部Ｂ１の左側の画像表示部Ｄ１の各画素Ｄａに、三次元画像を表示するための左眼用と右眼用の画像データのうちの左眼用画像データを書込み、前記第１の非表示部Ｂ１の右側の画像表示部Ｄ２の各画素Ｄａに右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子２の各シャッタ部Ｓ１に、光を遮断させるための前記第１のシャッタ閉信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子３の各シャッタ部Ｓ２に、光を透過させるための前記第２のシャッタ開信号を供給する第１の表示駆動と、前記画像表示素子１の幅広な第２の非表示部Ｂ２を挟んで隣合う画像表示部Ｓ１，Ｓ２のうち、前記主観察方向から見て、前記第２の非表示部Ｂ２の左側の画像表示部Ｄ２の各画素Ｄａに前記左眼用画像データを書込み、前記第２の非表示部Ｂ２の右側の画像表示部Ｄ１の各画素Ｄａに前記右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子２の各シャッタ部Ｓ１に、光を透過させるための前記第１のシャッタ開信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子３の前記各シャッタ部Ｓ２に、光を遮断させるための前記第２のシャッタ閉信号を供給する第２の表示駆動とを選択的に行なう駆動回路からなっている。
【００４３】
なお、この三次元画像表示装置は、ゲーム機等の電子機器に実装されるものであり、前記駆動手段３２は、前記電子機器に設けられた１方向観察と２方向観察の選択キーに対応して、１方向観察が選択されたときに前記第１の表示駆動を行ない、２方向観察が選択されたときに前記第２の表示駆動を行なうように構成されている。
【００４４】
この三次元画像表示装置は、前記面光源３１から照明光を照射させ、前記第１と第２の表示駆動いずれか選択して立体的な三次元画像を表示するものであり、前記第１の表示駆動の選択により、前記予め定めた主観察方向に対して三次元画像を表示し、前記第２の表示駆動の選択により、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向に対して同時に三次元画像を表示する。
【００４５】
図５は、前記三次元画像表示装置の第１の表示駆動を選択したときの出射光線図であり、このときは、前記第１の光シャッタ素子２の各シャッタ部Ｓ１が光を遮断する閉状態になり、前記第２の光シャッタ素子３の各シャッタ部Ｓ２が光を透過させる開状態になるため、面光源３１から照射された照明光が、図５に矢線で示したように、前記第１の光シャッタ素子２の複数の透過部Ｗ１を透過して画像表示素子１に入射し、前記画像表示素子１の幅狭な第１の非表示部Ｂ１を挟んで隣合う画像表示部Ｄ１，Ｄ２のうち、前記主観察方向から見て、前記第１の非表示部Ｂ１の左側の画像表示部Ｄ１を透過した光が、前記第２の光シャッタ素子３の複数の透過部Ｗ２及びシャッタ部Ｓ２を透過して、前記主観察方向の中心線（この実施例では、画像表示素子１の画面の左右方向の中央部を通る法線）Ｏに対して左方向に傾いた方向に出射し、前記第１の非表示部Ｂ１の右側の画像表示部Ｄ２を透過した光が、前記第２の光シャッタ素子３の複数の透過部Ｗ２及びシャッタ部Ｓ２を透過して、前記主観察方向の中心線Ｏに対して右方向に傾いた方向に出射する。
【００４６】
そして、この第１の表示駆動のときは、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１の左側の画像表示部Ｄ１の各画素Ｄａに左眼用画像データが書込まれ、右側の画像表示部Ｄ２の各画素Ｄａに右眼用画像データが書込まれるため、前記主観察方向の中心線Ｏに対して左方向に傾いた方向に出射する光は左眼用画像光、右方向に傾いた方向に出射する光は右眼用画像光であり、したがって、前記主観察方向から表示を観察する１人の観察者Ａの左眼に左眼用画像光を観察させ、右眼に右眼用画像光を観察させる三次元画像表示を行なうことができる。
【００４７】
なお、図５では、前記主観察方向の中心線Ｏに対する左眼用画像光と右眼用画像光の出射角を大きく誇張しているが、この実施例では、上述したように、前記画像表示素子１の各画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅ｃと第１の非表示部Ｂ１の幅ａをそれぞれ約４５μｍ、第２の非表示部Ｂ２の幅ｂを約１９５μｍ、前記第１の光シャッタ素子２の透過部Ｗ１の幅ｄを約４５μｍ、シャッタ部Ｓ１の幅ｅを約２８５μｍに設定し、前記画像表示素子１と第１の光シャッタ素子２との液晶層８，１７の層厚の中心間の距離を約５１０μｍに設定しているため、前記主観察方向の中心線Ｏに対する左眼用画像光と右眼用画像光の出射角（出射光強度のピークの方向）はそれぞれ約５°である。また、前記主観察方向からの三次元画像の適正観察距離は約４０ｃｍである。
【００４８】
図６は、前記三次元画像表示装置の第２の表示駆動を選択したときの出射光線図であり、このときは、前記第１の光シャッタ素子２の各シャッタ部Ｓ１が光を透過させる開状態になり、前記第２の光シャッタ素子３の各シャッタ部Ｓ２が光を遮断する閉状態になるため、前記面光源３１から照射された照明光が、図６に矢線で示したように、前記第１の光シャッタ素子２の複数の透過部Ｗ１及びシャッタ部Ｓ１を透過して画像表示素子１に入射し、前記画像表示素子１の各画像表示部Ｓ１，Ｓ２を透過した光のうち、第２の光シャッタ素子３の各透過部Ｗ２に向かう光が、この第２の光シャッタ素子３の各透過部Ｗ２を透過して観察側に出射する。
【００４９】
そのため、このときは、前記主観察方向から見て、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１の右側の画像表示部Ｄ２のうち、１つ置きの画像表示部Ｄ２を透過した光が、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１の中心と、前記第２の光シャッタ素子３の前記主観察方向から見て前記第１の非表示部Ｂ１の左側の透過部Ｗ２の中心とを通る左方向傾斜線Ｏ１に対して左方向に傾いた方向に出射し、他の１つ置きの画像表示部Ｄ２を透過した光が、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１の中心と、前記第２の光シャッタ素子３の前記主観察方向から見て前記第１の非表示部Ｂ１の右側の透過部Ｗ２の中心とを通る右方向傾斜線Ｏ２に対して左方向に傾いた方向に出射する。
【００５０】
また、前記主観察方向から見て、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１の左側の画像表示部Ｄ１のうち、１つ置きの画像表示部Ｄ１を透過した光が、前記左方向傾斜線Ｏ１に対して右方向に傾いた方向に出射し、他の１つ置きの画像表示部Ｄ１を透過した光が、前記右方向傾斜線Ｏ２に対して右方向に傾いた方向に出射する。
【００５１】
そして、この第２の表示駆動のときは、前記画像表示素子１の第２の非表示部Ｂ２の左側の画像表示部Ｄ２の各画素Ｄａに左眼用画像データが書込まれ、右側の画像表示部Ｄ１の各画素Ｄａに右眼用画像データが書込まれるため、前記左方向傾斜線Ｏ１及び右方向傾斜線Ｏ２に対して左方向に傾いた方向に出射する光はそれぞれ左眼用画像光、前記左方向傾斜線Ｏ１及び右方向傾斜線Ｏ２に対して右方向に傾いた方向に出射する光はそれぞれ右眼用画像光であり、したがって、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向、つまり前記左方向傾斜線Ｏ１の方向と、前記右方向傾斜線Ｏ２の方向からそれぞれ表示を観察する２人の観察者Ａの左眼に左眼用画像光を観察させ、右眼に右眼用画像光を観察させる三次元画像表示を行なうことができる。
【００５２】
なお、図６では、前記主観察方向に対する左方向傾斜線Ｏ１及び右方向傾斜線Ｏ２の傾き角を大きく誇張しているが、前記画像表示素子１の各画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅ｃと第１の非表示部Ｂ１の幅ａはそれぞれ約４５μｍ、第２の非表示部Ｂ２の幅ｂは約１９５μｍであり、また、この実施例では、前記第２の光シャッタ素子３の透過部Ｗ２の幅ｆを約４５μｍ、シャッタ部Ｓ２の幅ｇを約２８５μｍに設定し、前記画像表示素子１と第２の光シャッタ素子３との液晶層８，２４の層厚の中心間の距離を約６００μｍに設定しているため、前記主観察方向に対する左方向傾斜線Ｏ１及び右方向傾斜線Ｏ２の傾き角はそれぞれ約１５°、前記左方向傾斜線Ｏ１に対する左眼用画像光と右眼用画像光の出射角及び前記右方向傾斜線Ｏ２に対する左眼用画像光と右眼用画像光の出射角（出射光強度のピークの方向）はそれぞれ約４°である。また、前記左方向傾斜線Ｏ１の方向及び右方向傾斜線Ｏ２の方向からの三次元画像の適正観察距離は約５０ｃｍである。
【００５３】
このように、前記三次元画像表示装置は、予め定めた画面領域１ａに、前記画面の上下方向と平行な帯状に形成された実質的に黒の複数の第１の非表示部Ｂ１と、前記第１の非表示部Ｂ１よりも広い幅を有する帯状に形成された実質的に黒の複数の第２の非表示部Ｂ２とが、予め定めた間隔で前記画面の左右方向に交互に形成され、前記画面領域１ａ内の前記第１と第２の非表示部Ｂ１，Ｂ２の間の領域にそれぞれ、画像データの書込みによりその画像データに応じて光の透過を制御する複数の画素Ｄａを配列した画像表示部Ｄ１，Ｄ２が形成された画像表示素子１と、前記画像表示素子１の観察側とは反対側に配置され、前記画像表示素子１の予め定めた主観察方向から見て、前記画像表示素子１の前記複数の第１の非表示部Ｂ１に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部Ｗ１が形成され、他の領域にそれぞれ、第１のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部Ｓ１が形成された第１の光シャッタ素子２と、前記画像表示素子１の観察側に配置され、前記主観察方向から見て、前記画像表示素子１の前記複数の第２の非表示部Ｂ２の中央部に対応する領域にそれぞれ、定常的に光を透過させる透過部Ｗ２が形成され、他の領域にそれぞれ、第２のシャッタ開信号とシャッタ閉信号の選択的な供給によりその信号に応じて光の透過と遮断を制御するシャッタ部Ｓ２が形成された第２の光シャッタ素子３と、前記第１の光シャッタ素子２の前記画像表示素子１に対向する側とは反対側に配置され、前記第１の光シャッタ素子２に向けて照明光を照射する面光源３１と、前記画像表示素子１と前記第１及び第２の光シャッタ素子２，３の駆動手段３２とを備え、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１を挟んで隣合う画像表示部Ｄ１，Ｄ２のうち、予め定めた主観察方向から見て、前記第１の非表示部Ｂ１の左側の画像表示部Ｄ１の各画素Ｄａに左眼用画像データを書込み、前記第１の非表示部Ｂ１の右側の画像表示部Ｄ２の各画素Ｄａに右眼用画像データを書込み、前記画像表示素子１の観察側とは反対側に配置された前記第１の光シャッタ素子２の各シャッタ部Ｓ１に、光を遮断させるための前記第１のシャッタ閉信号を供給し、前記画像表示素子１の観察側に配置された前記第２の光シャッタ素子３の各シャッタ部Ｓ２に、光を透過させるための前記第２のシャッタ開信号を供給する第１の表示駆動により、前記主観察方向に対して三次元画像を表示し、前記画像表示素子１の第２の非表示部Ｂ２を挟んで隣合う画像表示部Ｄ１，Ｄ２のうち、前記主観察方向から見て、前記第２の非表示部Ｂ２の左側の画像表示部Ｄ２の各画素に前記左眼用画像データを書込み、前記第２の非表示部Ｂ２の右側の画像表示部Ｄ１の各画素に前記右眼用画像データを書込み、前記第１の光シャッタ素子２の前記各シャッタ部Ｓ１に、光を透過させるための前記第１のシャッタ開信号を供給し、前記第２の光シャッタ素子３の前記各シャッタ部Ｓ２に、光を遮断させるための前記第２のシャッタ閉信号を供給する第２の表示駆動により、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向に対して同時に三次元画像を表示するものであり、この表示装置によれば、前記予めた主観察方向からも、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向からも三次元画像を観察させることができる。
【００５４】
また、この実施例の三次元画像表示装置は、前記主観察方向を、前記画像表示素子の画面の左右方向の中央部を通る法線方向と実質的に同じ方向に設定しているため、前記第１の表示駆動によって表示する三次元画像を、前記画像表示素子１の画面の中心部を通る法線方向から観察させ、前記第２の表示駆動によって表示する三次元画像を、前記法線方向に対して左右に傾いた２つの方向から観察させることができる。
【００５５】
また、この三次元画像表示装置は、前記画像表示素子１の第１と第２の非表示部Ｂ１，Ｂ２の間の画像表示部Ｄ１，Ｄ２が、複数の画素Ｄａを画面の上下方向に１列に配列した領域からなっており、前記第１の非表示部Ｂ１は、前記画像表示部Ｄ１，Ｄ２と実質的に同じ幅に形成され、前記第２の非表示部Ｂ２は、前記第１の非表示部Ｂ１の２〜５倍の範囲の幅に形成されているため、前記主観察方向からも、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向からも、むらの無い良好な品質の三次元画像を観察させることができる。
【００５６】
すなわち、図５に示した第１の表示駆動の選択時に観察者Ａの左右の眼に観察される左眼用画像と右眼用画像は、前記画像表示素子１の第１の非表示部Ｂ１の左側の画像表示部Ｄ１の各画素Ｄａにより表示された１画素列分の左眼用画像が前記画像表示部Ｄ１のピッチに対応する間隔で並んだ画像と、前記第１の非表示部Ｂ１の右側の画像表示部Ｄ２の各画素Ｄａにより表示された１画素列分の右眼用画像が前記画像表示部Ｄ１のピッチに対応する間隔で並んだ画像であるが、前記画像表示部Ｄ１のピッチと前記画像表示部Ｄ１のピッチは、上述したように前記画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅ｃと第１の非表示部Ｂ１の幅ａをそれぞれ約４５μｍ、第２の非表示部Ｂ２の幅ｂを約１９５μｍに設定した場合で、約３３０μｍであるため、観察者Ａの眼には、各列の画像間の間隔がほとんど見えない左眼用画像と右眼用画像が観察される。
【００５７】
また、図６に示した第２の表示駆動の選択時に観察者Ａ１，Ａ２の左右の眼に観察される左眼用画像と右眼用画像は、前記画像表示素子１の第２の非表示部Ｂ２の左側の画像表示部Ｄ２の各画素Ｄａにより表示された１画素列分の左眼用画像が１つ置きの画像表示部Ｄ２のピッチに対応する間隔で並んだ画像と、前記第２の非表示部Ｂ２の右側の画像表示部Ｄ１の各画素Ｄａにより表示された１画素列分の右眼用画像が１つ置きの画像表示部Ｄ１のピッチに対応する間隔で並んだ画像であるが、前記画像表示部Ｄ１のピッチと前記画像表示部Ｄ１のピッチは、前記画像表示部Ｄ１，Ｄ２の幅ｃと第１の非表示部Ｂ１の幅ａ及び第２の非表示部Ｂ２の幅ｂを上記のように設定した場合で、約６６０μｍであるため、観察者Ａの眼には、各列の画像間の間隔が目立たない左眼用画像と右眼用画像が観察される。
【００５８】
したがって、前記主観察方向からも、前記主観察方向に対して左右に傾いた２つの方向からも、むらの無い良好な品質の三次元画像を観察させることができる。
【００５９】
なお、上記実施例の三次元画像表示装置は、ＴＮ型表示素子からなる画像表示素子１を備えたものであるが、前記画像表示素子１は、ＴＮ型に限らず、他の型式の表示素子でもよく、また第１と第２の光シャッタ素子２，３も、非ツイストのホモジニアス配向型液晶素子に限らず、他の型式の表示素子でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の一実施例を示す三次元画像表示装置の平面図。
【図２】前記表示装置の一部分の拡大断面図。
【図３】前記表示装置を構成する画像表示素子と第１及び第２の光シャッタ素子の一部分の正面図。
【図４】前記画像表示素子と第１及び第２の光シャッタ素子を構成する複数の液晶セルの一対の基板の内面の配向処理方向と複数の偏光板の透過軸の向きを示す図。
【図５】前記表示装置の第１の表示駆動を選択したときの出射光線図。
【図６】前記表示装置の第２の表示駆動を選択したときの出射光線図。
【符号の説明】
【００６１】
１…画像表示素子、１ａ…画面領域、Ｂ１…第１の非表示部、Ｂ２…第２の非表示部、Ｄ１，Ｄ２…画像表示部、Ｄａ…画素、２…第１の光シャッタ素子、Ｗ１…透過部、Ｓ１…シャッタ部、３…第２の光シャッタ素子、Ｗ２…透過部、Ｓ２…シャッタ部、４…画像表示用液晶セル、１３，２０…シャッタ用液晶セル、２７，２８，２９，３０…偏光板、３１…面光源、３２…駆動手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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