(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型映像出力手段の前面に配置され、該走査型映像出力手段からの出射光の制限を行なう液晶光学スイッチ装置であって、
対向する２つの透明電極層と、
一方の前記透明電極層の上端部及び下端部に設けられた取り出し電極と、
他方の前記透明電極層の左端部及び右端部に設けられた取り出し電極と、
前記透明電極層の上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、前記透明電極層内で上下方向の電圧傾向を発生させ、前記左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、前記透明電極層内の電圧を左右方向では同電圧として、前記２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とする電圧印加手段と
を備えることを特徴とする液晶光学スイッチ装置。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、前記上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする請求項１記載の液晶光学スイッチ装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする請求項１記載の液晶光学スイッチ装置。
【請求項４】
前記電圧印加手段は、前記上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させ、かつ外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする請求項１記載の液晶光学スイッチ装置。
【請求項５】
前記電圧印加手段は、前記上端部及び下端部の取り出し電極に位相の異なるパルス電圧を与え、上端部電極のパルス電圧波形及び下端部電極のパルス電圧波形の位相差により、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることを特徴とする請求項２記載の液晶光学スイッチ装置。
【請求項６】
前記電圧印加手段は、前記上端部の取り出し電極にパルス電圧を与え、下端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を与えることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることを特徴とする請求項２記載の液晶光学スイッチ装置。
【請求項７】
前記電圧印加手段は、前記上端部の取り出し電極にパルス電圧を与え、下端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を上端部電極のパルス電圧波形と位相差を持って与えることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることを特徴とする請求項２記載の液晶光学スイッチ装置。
【請求項８】
前記電圧印加手段は、外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を与えることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする請求項３記載の液晶光学スイッチ装置。
【請求項９】
対向する２つの透明電極層と、一方の前記透明電極層の上端部及び下端部に設けられた取り出し電極と、他方の前記透明電極層の左端部及び右端部に設けられた取り出し電極とを有し、走査型映像出力手段の前面に配置され、該走査型映像出力手段からの出射光の制限を行なう液晶光学スイッチ装置の駆動方法であって、
前記上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、前記透明電極内で上下方向の電圧傾向を発生させ、前記左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、前記透明電極内の電圧を左右方向では同電圧として、前記２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする駆動方法。
【請求項１０】
前記上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする請求項９記載の駆動方法。
【請求項１１】
前記外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、前記液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする請求項９記載の駆動方法。
【請求項１２】
右目用と左目用の画像を、それぞれ第１と第２の偏光状態で切り替えて表示する走査型映像出力手段と、
前記走査型映像出力手段からの第１の偏向状態の出射光の制限を行う第１の液晶光学スイッチ手段と、
前記走査型映像出力手段からの第２の偏向状態の出射光の制限を行う第２の液晶光学スイッチ手段と、
前記第１及び第２の液晶光学スイッチに設けられた対向する２つの透明電極層と、
一方の前記透明電極層の上端部及び下端部に設けられた取り出し電極と、
他方の前記透明電極層の左端部及び右端部に設けられた取り出し電極と、
前記透明電極層の上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、前記透明電極層内で上下方向の電圧傾向を発生させ、前記左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、前記透明電極層内の電圧を左右方向では同電圧として、前記２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とする電圧印加手段と
を備えることを特徴とする立体画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶光学スイッチ装置及びその駆動方法に関する。また、本発明は立体画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例１
従来より、液晶光学スイッチを用いた表示装置として、例えば特開昭６１−８７１３０号公報（米国特許第４，６５２，０８７号）には、図２５に示すような液晶光学スイッチ装置を用いたフィールド順次カラー表示システム（Ａ１０）が知られている。
【０００３】
図２６は、このような表示システムにおける液晶セル・セグメントを駆動する制御信号及び駆動信号とセル・セグメントの状態とカラー表示システムの表示状態を表わすタイミング図である。
【０００４】
図２５に示すように、このカラー表示システムＡ１０は、液晶素子、すなわち可変光学リターダＡ１２を含み、色選択偏光フィルタＡ１４と無色偏光フィルタＡ１６と光学的に関連し、これらのフィルタ間に配置されている。可変光学リターダＡ１２の入力面Ａ１８側は共通電極構造体Ａ２２で構成され、出力面Ａ２６側は、水平非導電分離ラインＡ２８（点線部分）に沿って２個の分離電極構造体Ａ３０及びＡ３２に分割されている。図２５に示すように電極構造体Ａ２２及びＡ３０により上側の第１セル・セグメントＡ３４、電極構造体Ａ２２及びＡ３２により下側の第２セル・セグメントＡ３６を構成する。
【０００５】
以下、従来例１における、液晶素子Ａ１２の構造について図２７及び図２８を用いて説明する。
図２７はカラー表示システムＡ１０の液晶素子Ａ１２の平面図、図２８はこの図２７に示す液晶素子Ａ１２を右側から見た側部断面図である。
【０００６】
これらの図に示すように、この液晶素子Ａ１２（液晶セルＤ１００）は、液晶セルＤ１００は、分離し隣接した一対の電極構造体にほぼ平行な共通電極構造体Ｄ１０２と、第１電極構造体Ｄ１０４と、第２電極構造体Ｄ１０８とにより構成されている。図２７の上半分は第１電極構造体Ｄ１０４を示しており、下半分は第２電極構造体Ｄ１０８を示している。また、図２８中の下側の電極の左が第１電極構造体Ｄ１０４であり、右が第２電極構造体Ｄ１０８である。
【０００７】
電極構造体Ｄ１０２と電極構造体Ｄ１０４及びＤ１０８との空間には、ネマチック液晶物質Ｄ１１０の連続領域を設ける。電極構造体Ｄ１０２は、ほぼ平面な共通ガラス誘電体基板Ｄ１１２を有しており、その内面には例えばインジウム酸化スズ等の導電性のある透明な物質層（透明電極層）Ｄ１１４を設ける。
【０００８】
同様に、電極構造体Ｄ１０４及びＤ１０８は、ほぼ平面な共通ガラス誘電体基板Ｄ１１８を有し、その内面には隣接した２つの透明電極層Ｄ１２０及びＤ１２２を設けている。導電領域Ｄ１２０は第１電極構造体Ｄ１０４の一部となり、導電領域Ｄ１２２は第２電極構造体Ｄ１０８の一部となっている。すなわち、直線的な非導電ギャップ、すなわち分離ラインＤ１２４により、導電領域Ｄ１２０及びＤ１２２に分離されている。
【０００９】
スペーサＤ１２８は、ポリエステル・フィルム又は溶解したガラス・フリット等のような物質で構成され、ガラス基板Ｄ１１２及びＤ１１８間の間隔を一定に保っている。図２７及び図２８に示す点線内の部分は各セル・セグメントＤ１３０及びＤ１３２である。具体的には、電極構造体Ｄ１０２及びＤ１０４が重なった部分が第１セル・セグメントＤ１３０であり、電極構造体Ｄ１０２及びＤ１０８が重なった部分が第２セル・セグメントＤ１３２である。
【００１０】
次に、従来例１のカラー表示方法について説明する。
色選択偏光フィルタＡ１４には、直交関係の偏光状態があり、一方の偏光状態では第１の色のみの光を通過させ、他方の偏光状態では第２の色のみの光を通過させる。無色偏光フィルタＡ１６には２つの直交関係の偏光状態があり、一方の偏光状態では総ての色の光を通過させ、他方の偏光状態では総ての色の光を吸収する。このカラー表示システムにおいては、偏光フィルタＡ１４及びＡ１６は、相互に直角に配置された直線的偏光軸を有している。
【００１１】
可変光学リターダＡ１２及び偏光フィルタＡ１４、Ａ１６からなる光学アセンブリは、高速カラー・スイッチとして作用し、光源、すなわち画像源Ａ３８は、蛍光体スクリーンＡ４０から光を発生し、２つの基本色、例えば赤色及び緑色の光像を作る。このカラー表示システムにおいて、画像源Ａ３８はテレビジョン型式のラスタ走査による陰極線管（ＣＲＴ）であり、フレーム同期回路Ａ４４の出力に応答してラスタ発生器Ａ４２が発生した信号は、画像情報の順次フレームとして表示される。この各フレームには、交互に第１及び第２色フィールド期間となる画像カラー情報の２フィールドを含んでいる。なお、画像源Ａ３８としては、インタレース方式のモニタだけでなく、コンピュータなどの表示装置として用いられているディスプレイモニタのようなノンインタレース方式の表示装置であっても構わない。
【００１２】
第１色フィールド期間において、第１色、例えば赤色で表される任意の画像の形状、及び赤色と第２色、例えば緑色との組み合わせの色で表される任意の画像の形状の両方に関係する情報を蛍光体スクリーンＡ４０に書き込む。第２色フィールド期間において、緑色で表される任意の画像の形状、赤色と緑色との組み合わせの色で表される任意の画像の形状の両方に関係する情報を蛍光体スクリーンＡ４０に書き込む。色選択偏光フィルタＡ１４は、蛍光体スクリーンＡ４０からの光を受け、この光を赤及び緑色について直交及び直線的に偏光する。偏光された光は次に可変光学リターダＡ１２の入力面Ａ１８に伝達される。
【００１３】
スイッチング手段又は回路Ａ４６は、入力信号としてフレーム同期回路Ａ４４の出力信号を用いて、画像源Ａ３８が発生した画像情報の順次フレームレートに同期して可変光学リターダＡ１２の２つのセル・セグメントＡ３４、Ａ３６を駆動する。すなわち、各画像フレームにおいて、スイッチング回路Ａ４６は、図２６に示すような２種類の制御信号、駆動信号を作成し、２つの駆動回路で各セル・セグメントに２つの信号Ａ４８及びＡ５０を供給し、カラー表示システムが出力する光の色を所望の色になるように制御する。
【００１４】
すなわち、第１色フィールド期間中、スイッチング回路Ａ４６は、可変光学リターダＡ１２のセル・セグメントＡ３４及びＡ３６を部分的な解放状態すなわち“オフ状態”にする。このオフ状態のセル・セグメントの光軸方向では、偏光フィルタＡ１４を通過した緑色の光に対してほぼ半波長のリタデーション（複屈折、あるいは光学的な遅延をいう。）を行い、この期間中緑色の光は無色偏光フィルタＡ１６を通過せず、蛍光体スクリーンＡ４０に現れる緑色の不要な画像成分が除去される。
【００１５】
また、第２色フィールド期間中、スイッチング回路Ａ４６は可変光学リターダＡ１２のセル・セグメントＡ３４及びＡ３６をフィールド配光状態すなわち“オン状態”にする。このオン状態のセル・セグメントの光軸方向では、偏光フィルタＡ１４を通過した緑色の光に対して実質的な零リタデーションとなり、この期間中赤色の光は無色偏光フィルタＡ１６を通過せず、蛍光体スクリーンＡ４０に現れる赤色の不要な画像成分が除去される。
【００１６】
図２６（Ａ）は、画像フレームのフィールド期間を示し、第１色フィールド期間はＴ1からＴ6までの期間、第２色フィールドはＴ7からＴ11までの期間である。同図（Ｂ）は、画像源Ａ３８の蛍光面スクリーンＡ４０の内、可変光学リターダＡ１２の上側のセル・セグメントＡ３４に覆われた部分の発光状態を示している。また、同図（Ｇ）は、下側のセル・セグメントＡ３６に覆われた部分の発光状態を示している。スイッチング回路Ａ４６内では、同図（Ｃ）及び同図（Ｈ）に示すような制御信号を発生し、同図（Ｄ）及び同図（Ｊ）に示すような駆動波形で、上下のセル・セグメントＡ３４、Ａ３６を駆動する。従来例１では、液晶素子である可変光学リターダＡ１２の液晶材料がネマチック液晶であるため、駆動波形が図２６に示すような矩形波パルスとなっているが、液晶素子のリタデーション状態の制御は、同図（Ｃ）及び同図（Ｈ）に示すような制御信号で行われている。
【００１７】
上述のカラー表示システムにおいては、連続した色フィールド間の時間を短縮するため、第１及び第２色フィールド期間の各々を第１及び第２サブ期間に分割して制御している。すなわち、図２６に示すように、第１色フィールドの第１サブ期間をＴ1からＴ4までの期間、第２サブ期間をＴ4からＴ6まで期間、また第２色フィールドの第１サブ期間をＴ6からＴ8までの期間、第２サブ期間をＴ8からＴ11までの期間として制御している。
【００１８】
画像源（ＣＲＴ）Ａ３８のスクリーンＡ４０は蛍光体で形成されており、通常は電子ビームが照射されて発光した光が充分に消滅するまでに図２６に示すように一定時間（残光時間）必要とする。従来例１のカラー表示システムでは、制御信号立ち下がりタイミングをＴ1からＴ2までの期間とＴ8からＴ9までの期間遅延させて、蛍光体から発光した光が充分消滅してから可変光学リターダＡ１２のリタデーション状態を変化させ、各色フィールドにおける複合画像の色の連続性を確保している。
【００１９】
また、液晶素子である可変光学リターダＡ１２は、駆動信号を変化させてリタデーション状態を変化させてから変化し終わるまでの中間状態（過渡状態）の期間が図２６に示すように一定時間存在している。従来例１のカラー表示システムでは、電子ビームが走査を開始してスクリーンＡ４０の蛍光体から光が放射される前のＴ5からＴ6までの期間とＴ7からＴ8までの期間、制御信号の立ち上がりタイミングを早めて可変光学リターダＡ１２のリタデーション状態の変化が安定してから蛍光体からの光が放射されるように時間余裕を持たせている。
【００２０】
上述のように駆動された可変光学リターダＡ１２のリタデーション状態は、図２６（Ｇ）及び同図（Ｋ）に示すように変化する。したがって、従来例１のカラー表示システムは、同図（Ｆ）及び同図（Ｌ）に示す色の光を出力し、カラー画像を表示している。
【００２１】
図２９及び図３０は、それぞれ画像源Ａ３８のラスタの水平走査、垂直走査を表わした図である。蛍光体スクリーンＡ４０内のラスタＥ１は、図２９に示す水平方向に走査する水平走査線Ｅ２と水平帰線Ｅ３を図３０に示すように垂直方向に走査することで表示されている。図３１は、この垂直走査と蛍光体スクリーンＡ４０の残光時間を考慮した垂直画面位置と発光状態を表わした図である。
【００２２】
図３２は、従来例１のように液晶素子Ａ１２を上下に分割制御する場合の垂直画面位置と発光状態を表わした図である。液晶素子Ａ１２のリタデーション状態の変化は、前述のように画像源Ａ３８が発光していない期間あるいは十分に発光が消滅した期間（残光時間後）でなければならないので、リタデーション状態変化は図３２に示すように、発光状態領域と過渡状態領域が重ならないように図２６に示すようなタイミング制御を行う必要がある。
【００２３】
従来例２
ところで、米国特許第５，３４７，３７８号は、従来例１において液晶素子Ａ１２の液晶材料をネマチック液晶から応答速度が早い強誘電性液晶に変更することで、液晶素子Ａ１２の過渡状態の時間を短縮した液晶光学スイッチの一例である。また、図３５は、この液晶材料を用いた液晶素子Ｌ１２で構成したカラー表示システムの一例を示す図である。液晶素子Ｌ１２は、液晶材料が強誘電性液晶であり、分離ラインがない１つのセル・セグメントで構成されていて、液晶素子Ｌ１２を制御、駆動するスイッチング回路Ｌ４６の出力は、１つ（出力Ｌ４８）しか使用せず、残りの出力Ｌ５０は使用しないので除去する事も可能である。なお、この図３５中では上述の図２５中と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００２４】
強誘電性液晶材料は、「強誘電性液晶の構造と物性」コロナ社（１９９０年）１９頁に記述されているようにネマチック液晶に比較してリタデーション状態の変化について高速応答特性がある液晶材料で、液晶光学スイッチとして従来例１のネマチック液晶と同等な機能を果たしている。この従来例２では強誘電性液晶の高速応答性により従来例１より高速動作する液晶光学スイッチを実現できる。
【００２５】
図３６は、図３５に示すように従来例１と同様な画像源Ａ３８を用いたカラー表示システムに応用した場合の場合の垂直画面位置と発光状態を示した図である。図３６に示すように、液晶素子Ｌ１２の過渡状態時間は短縮される。なお、この時の液晶素子Ｌ１２の駆動波形Ｌ４８は、液晶材料がネマチック液晶から強誘電性液晶になっているので、従来例１の場合の図２６（Ｄ）又は同図（Ｊ）に示すような矩形波パルスとは異なり、図２６（Ｃ）又は同図（Ｈ）のような制御信号電圧パルスで良い。
【００２６】
しかし、従来例２ではセル・セグメントが１つであるので、セル・セグメントの全領域が同時に変化してしまうので、残光特性のある画像源を用いた従来例２のカラー表示システムでは発光状態領域と過渡状態領域が重なり合う領域が必ず存在し、各色フィールドにおける複合画像の正しい色が表示できない。したがって、従来例１と同じように、液晶素子を最低でも２つのセル・セグメントに分割した構成にして、図３７に示すように発光状態領域と過渡状態領域が重なり合うことが無いように制御、駆動する必要がある。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例１のフィールド順次カラー表示システムでは可変光学リターダＡ１２が、上下２つのセル・セグメントで構成されているので、表示するカラー画像の中央付近に分離ラインＤ１２４が必ず存在する。この分離ラインＤ１２４の部分には、スイッチング回路Ａ４６からの駆動信号を加えることが出来ないため、この部分を通過する光の色の制御が出来ず、セル・セグメントＤ１３０及びＤ１３２と表示される色が異なってしまうため、分離ラインＤ１２４が容易に識別され、表示画像の品位が低下するという問題点があった。
【００２８】
また、液晶素子Ａ１２は、上述の図２８に示すように、１つのセル・セグメントが透明電極層Ｄ１１４とＤ１２０又はＤ１１４とＤ１２２の間に液晶層Ｄ１１０が挟まれたコンデンサ構造であるため、セル・セグメントが大きくなるとその容量値が大きくなる。セル・セグメントの容量値が大きくなるとスイッチング回路Ａ４６の駆動信号がなまり、液晶素子Ａ１２を駆動出来なくなる又は状態変化時間（過渡状態期間）が長くなるという問題があった。このため、従来例１においてカラー表示システムの画像源Ａ３８を大型化すると、図３３に示すように発光状態領域と過渡状態領域が重なってしまい、各色フィールドにおける複合画像の正しい色が表示できなくなる。したがって、図３４に示すように（図３４では、３分割の例を示す）、スイッチング回路Ａ４６が駆動可能な容量値となるように、液晶素子Ａ１２の分割数を増加させて対応する必要が生じ、スイッチング回路Ａ４６における制御波形数と駆動回路数が増加し、複雑になるという問題もあった。また、液晶素子Ａ１２の分割数を増加させると各セル・セグメント間に必ず存在する分離ライン数も増加することになり、表示画像の品位がさらに低下するという問題があった。
【００２９】
また、上述の従来例２のように、強誘電性液晶を用いた場合でも、液晶素子のリタデーション状態の変化に高速応答特性があっても、セル・セグメントの全領域が同時に変化するので、図３６に示すように液晶素子を最低での２つのセル・セグメントに分割した構成する必要があり、セル・セグメント間の分離ラインが必ず存在するという問題があった。
【００３０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、分離ラインのない１つのセル・セグメント液晶素子を用い、その液晶素子に印加する電圧を制御することにより、液晶素子の表示面の変化状態を上下方向で変えることのできる液晶光学スイッチ装置及びその駆動方法を提供するものである。さらに、この液晶光学スイッチ装置、あるいはこの液晶光学スイッチの駆動方法を用いた立体画像表示装置を提供するものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る液晶光学スイッチ装置は、走査型映像出力手段の前面に配置され、走査型映像出力手段からの出射光の制限を行なう液晶光学スイッチ装置であって、対向する２つの透明電極層と、一方の透明電極層の上端部及び下端部に設けられた取り出し電極と、他方の透明電極層の左端部及び右端部に設けられた取り出し電極と、透明電極層の上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、透明電極層内で上下方向の電圧傾向を発生させ、左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、透明電極層内の電圧を左右方向では同電圧として、２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とする電圧印加手段とを備えることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の請求項２に係る液晶光学スイッチ装置は、電圧印加手段が、上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の請求項３に係る液晶光学スイッチ装置は、電圧印加手段が、外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項４に係る液晶光学スイッチ装置は、電圧印加手段が、上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させ、かつ外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の請求項５に係る液晶光学スイッチ装置は、電圧印加手段が、上端部及び下端部の取り出し電極に位相の異なるパルス電圧を与え、上端部電極のパルス電圧波形及び下端部電極のパルス電圧波形の位相差により、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の請求項６に係る液晶光学スイッチ装置は、電圧印加手段が、上端部の取り出し電極にパルス電圧を与え、下端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を与えることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の請求項７に係る液晶光学スイッチ装置は、電圧印加手段が、上端部の取り出し電極にパルス電圧を与え、下端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を上端部電極のパルス電圧波形と位相差を持って与えることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の請求項８に係る液晶光学スイッチ装置は、電圧印加手段が、外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を与えることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の請求項９に係る液晶光学スイッチ装置の駆動方法は、対向する２つの透明電極層と、一方の透明電極層の上端部及び下端部に設けられた取り出し電極と、他方の透明電極層の左端部及び右端部に設けられた取り出し電極とを有し、走査型映像出力手段の前面に配置され、走査型映像出力手段からの出射光の制限を行なう液晶光学スイッチ装置の駆動方法であって、上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、透明電極内で上下方向の電圧傾向を発生させ、左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、透明電極内の電圧を左右方向では同電圧として、２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の請求項１０に係る液晶光学スイッチ装置の駆動方法は、上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の請求項１１に係る液晶光学スイッチ装置の駆動方法は、外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させることにより、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明の請求項１２に係る立体画像表示装置は、右目用と左目用の画像を、それぞれ第１と第２の偏光状態で切り替えて表示する走査型映像出力手段と、走査型映像出力手段からの第１の偏向状態の出射光の制限を行う第１の液晶光学スイッチ手段と、走査型映像出力手段からの第２の偏向状態の出射光の制限を行う第２の液晶光学スイッチ手段とを備えている。第１及び第２の液晶光学スイッチは、対向する２つの透明電極層と、一方の透明電極層の上端部及び下端部に設けられた取り出し電極と、他方の透明電極層の左端部及び右端部に設けられた取り出し電極と、透明電極層の上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、透明電極層内で上下方向の電圧傾向を発生させ、左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、透明電極層内の電圧を左右方向では同電圧として、２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とする電圧印加手段とを備えることを特徴とする。
【００４３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶光学スイッチ装置を用いたフィールド順次カラー表示システムＰ１０の構成を示す図である。
【００４４】
図２は、図１における本発明の液晶素子Ｐ１２の平面図、図３及び図４は図２の側部断面図及び底部断面図である。なお、これらの図中において、上述の従来例と同一の機能を有する構成要素には同一の符号が付されている。
【００４５】
このカラー表示システムＰ１０は、図１に示すように、従来例と同様にテレビジョン型式のラスタ走査を行うＣＲＴを画像源Ａ３８とするカラー表示システムで、可変光学リターダとして本発明による液晶素子Ｐ１２を使用する。このシステム中で液晶素子Ｐ１２は、従来例と同様に色選択フィルタＡ１４と無色偏光フィルタＡ１６と光学的に関連させて、これらのフィルタ間に配置して、液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態により、従来例と同様に出力される光の色を制御する。
【００４６】
次に、液晶素子Ｐ１２の構造について、図２、図３及び図４を用いて説明する。
【００４７】
図２、図３及び図４において、２枚のガラスなどの透明基板Ｐ１及びＰ２は、互いに対向して配置され、それぞれの基板の対向する面には透明電極層Ｐ３及びＰ４を有し、この透明電極層Ｐ３及びＰ４により液晶材料Ｐ７を挟んだ構造になっている。透明電極層Ｐ３及びＰ４に挟まれた液晶材料Ｐ７が液晶素子として動作するためには、他に絶縁膜層やスペーサなどの構造が必要であるが、周知であるため説明を省略する。
【００４８】
透明基板Ｐ１の一方の面の透明電極層Ｐ３は、左端及び右端に取り出し電極Ｐ５Ｌ及びＰ５Ｒを備えている。この２つの取り出し電極は外部で接続され、液晶素子Ｐ１２の一方の接続端子Ｐ５となる。
【００４９】
透明基板Ｐ２の一方の面の透明電極層Ｐ４は、上端及び下端に取り出し電極Ｐ６Ｔ及びＰ７Ｂを備えている。これら電極は、液晶素子Ｐ１２の接続端子Ｐ６及びＰ７となる。
【００５０】
図５は、上述のような構造を持つ液晶素子Ｐ１２の電気的等価回路を示す図である。
透明電極層Ｐ３は、透明基板Ｐ１の表面上に一様に拡がった抵抗層と考えることができ、その単位長さ及び幅（単位シート）あたりの抵抗をＰP3とすると、図５に示すように２つの取り出し電極Ｐ５Ｌ及びＰ５Ｒがある単位シート抵抗ＰP3の２次元梯子状回路網として表すことができる。また、同様にして透明電極層Ｐ４は、２つの取り出し電極Ｐ６Ｔ及びＰ７Ｂがある単位シート抵抗ＰP4の２次元梯子状回路網として表すことができる。
【００５１】
また、透明電極層Ｐ３及びＰ４に挟まれた液晶材料Ｐ７は、電気的にはコンデンサとして機能するので、単位シートあたりの容量値をＣP7とすると、図５に示すように透明電極層Ｐ３及びＰ４の２次元梯子状回路網の各ノード間に単位シートコンデンサＣP7が接続された構成として表すことができる。
【００５２】
図６は、本発明の液晶素子Ｐ１２の透明基板Ｐ１に設けられた取り出し電極Ｐ５Ｌ及びＰ５Ｒと、透明基板Ｐ２に設けられた取り出し電極Ｐ６Ｔ及びＰ７Ｂが示された図であり、さらに液晶素子Ｐ１２の表示面には上下方向に５つの観測ポイントａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅが示されている。
【００５３】
液晶素子Ｐ１２の等価回路は、図５に示すような構成になっているため、透明電極層Ｐ３及びＰ４の抵抗成分によって、取り出し電極に与えられた電圧差が分圧される。
【００５４】
図７は、透明基板Ｐ２の表面の透明電極層Ｐ４の抵抗成分の等価回路とこの抵抗成分で分圧された図６の５つの観測ポイントの電圧の関係を示す図である。各観測ポイントの電圧は、Ｖ（ａ）、Ｖ（ｂ）、Ｖ（ｃ）、Ｖ（ｄ）及びＶ（ｅ）であり、Ｖ（ａ）及びＶ（ｅ）はそれぞれ上端及び下端の取り出し電極Ｐ６Ｔ及びＰ７Ｂに与えられる電圧である。
【００５５】
図８は、透明電極Ｐ１の表面の透明電極層Ｐ３の抵抗成分の等価回路を示す図である。本発明では、左端及び右端の取り出し電極Ｐ５Ｌ及びＰ５Ｒは、液晶素子Ｐ１２の外部で接続されるため、どのポイントにおいても同じ電圧となる。
【００５６】
図９は、本発明の第１の実施の形態における液晶素子Ｐ１２への電圧印加方法を示す図である。液晶素子Ｐ１２の上端の取り出し電極Ｐ６Ｔには電圧源Ｘ１により電圧ＶTを印加し、下端の取り出し電極Ｐ７Ｂには電圧源Ｘ２により電圧−ＶBを印加する。また、液晶素子Ｐ１２の左端及び右端の取り出し電極Ｐ５Ｌ及びＰ５Ｒには、可変電圧源Ｘ３により電圧ＶLRを印加する。
【００５７】
図１０は、液晶素子Ｐ１２の液晶層への印加電圧とリタデーション状態の変化の関係を示す図である。液晶層への印加電圧が、負のある電圧値（しきい値電圧：ＶTH）より低い場合、液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態は“状態１”のようになり、正のある電圧値（しきい値電圧：ＶTH）より高い場合、液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態は“状態２”となる。また、液晶層に正又は負のしきい値電圧の間の電圧が印加されているとき、液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態は、“状態１”から“状態２”に又は“状態２”から“状態１”に状態が変化している“遷移状態”である。
【００５８】
図１１（Ａ）は、第１の実施の形態における液晶素子Ｐ１２の垂直位置と透明電極層Ｐ３及びＰ４の電圧について示す図である。図１１（Ａ）において、ラインＺ１は透明電極層Ｐ４の垂直位置と電圧を示している。また、ラインＺ２、Ｚ３、及びＺ４は、図９における可変電圧源Ｘ３の電圧がそれぞれＶZ2、ＶZ3、及びＶZ4の場合の透明電極層Ｐ３の垂直位置と電圧を示している。
【００５９】
図１１（Ｂ）は、可変電圧源Ｘ３の電圧ＶLRによる液晶素子Ｐ１２の垂直画面位置とそのリタデーション状態について示す図である。電圧ＶLRが図１１（Ａ）におけるラインＺ１とＺ２、Ｚ１とＺ３、及びＺ１とＺ４との交点の電圧であるとき、液晶層に印加される電圧が０になる。この電圧が０の状態から正又は負のしきい値電圧ＶTH間（２＊ＶTH）は“遷移状態”となり、“遷移状態”より低い電圧では“状態１”、高い電圧では“状態２”となる。例えば、“状態１”は液晶素子Ｐ１２に入射する光をそのまま通し、“状態２”では液晶素子Ｐ１２に入射した光を９０度ねじった状態で出射する。
【００６０】
以上のように、この第１の実施の形態では可変電圧源Ｘ３の電圧ＶLRを制御することで、液晶素子Ｐ１２の垂直方向にリタデーション状態を変化させることができる。具体的には、リタデーション状態を変化させることにより、液晶素子Ｐ１２に入射する光に対してほぼ半波長のリタデーションを行い、入射した光を９０度ねじられた状態で出射し、あるいは、液晶素子Ｐ１２に入射する光に対して零リタデーションとなり、入射した光をそのまま出射する。
【００６１】
実施の形態２．
図１２は、上述の第１の実施の形態における液晶素子Ｐ１２への電圧印加方法を変更した第２の実施の形態に係る液晶素子Ｐ１２への電圧印加方法を示す図である。液晶素子Ｐ１２の上端の取り出し電極Ｐ６Ｔには電圧源Ｘ１により電圧ＶTを印加し、下端の取り出し電極Ｐ７Ｂには可変電圧源ＢＢ２により電圧ＶBを印加する。また、液晶素子Ｐ１２の左端及び右端の取り出し電極Ｐ５Ｌ及びＰ５Ｒには、電圧源ＢＢ３により電圧ＶLRを印加する。
【００６２】
図１３（Ａ）は、第２の実施の形態における液晶素子Ｐ１２の垂直画面位置と透明電極層Ｐ３及びＰ４の電圧について示す図である。図１３（Ａ）において、ラインＣＣ１は透明電極層Ｐ３の垂直画面位置と電圧を示している。また、ラインＣＣ２、ＣＣ３、及びＣＣ４は、図１２における可変電圧源ＢＢ２の電圧ＶBがそれぞれ−ＶT、−（ＶT／２）、０、ＶT／２、及びＶTの場合の透明電極層Ｐ４の垂直位置と電圧を示している。
【００６３】
図１３（Ｂ）は、可変電圧源ＢＢ２の電圧ＶBによる液晶素子Ｐ１２の垂直位置とそのリタデーション状態について示す図である。可変電圧源ＢＢ２の電圧ＶBが図１３（Ａ）におけるラインＣＣ１とＣＣ２、ＣＣ１とＣＣ３、ＣＣ１とＣＣ４、及びＣＣ１とＣＣ５との交点の電圧と同じであるとき、液晶層に印加される電圧が０になる。この電圧０の状態から正又は負のしきい値電圧ＶTHの間（２＊ＶTH）は“遷移状態”となり、“遷移状態”より低い電圧では“状態１”、高い電圧では“状態２”となる。
【００６４】
以上のように、この第２の実施の形態では可変電圧源ＢＢ２の電圧ＶBを制御することで、液晶素子Ｐ１２の垂直方向にリタデーション状態を変化させることができる。具体的には、リタデーション状態を変化させることにより、液晶素子Ｐ１２に入射する光に対してほぼ半波長のリタデーションを行い、入射した光を９０度ねじられた状態で出射し、あるいは、液晶素子Ｐ１２に入射する光に対して零リタデーションとなり、入射した光をそのまま出射する。
【００６５】
実施の形態３．
図１４は、第１の実施の形態における液晶素子Ｐ１２への電圧印加方法を変更した第３の実施の形態の液晶素子Ｐ１２への上部電極Ｐ６及び下部電極Ｐ７へ印加する電圧波形を示す図である。
【００６６】
図１４（ａ）は図１における液晶素子Ｐ１２の透明電極Ｐ４の上部接続端子Ｐ６に印加するパルス電圧波形、同図（ｂ）は同じく下部接続端子Ｐ７に印加するパルス電圧波形を示したものである。また、上部電極駆動パルス（図１４（ａ））と、上部電極駆動パルス（図１４（ｂ））は、位相差（時間差：ｔ2−ｔ1）を持っている。
【００６７】
図１５は、図１４に示す２つの駆動電圧波形が液晶素子Ｐ１２の上部接続端子Ｐ６及び下部接続端子Ｐ７から印加されたときの、透明電極層Ｐ４の抵抗成分で分圧された透明電極Ｐ４内の電圧を、図６の５つの観測ポイントについて示した図である。
【００６８】
図１４及び図１５において、水平方向の２本の破線は液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化のしきい値電圧（−ＶTH及びＶTH）を示している。
【００６９】
また、図１６は、図１４に示す２つの駆動電圧波形が液晶素子Ｐ１２の上部接続端子Ｐ６及び下部接続端子Ｐ７から印加されたときの、図６の５つの観測ポイントでの液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態を、液晶素子の過渡応答状態が無い場合（上段）と過渡応答状態がある場合（下段）について示す図である。
【００７０】
図１６において、過渡応答状態とは液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態が、“状態１”から“状態２”に変化するする間、又は“状態２”から“状態１”に状態が変化する間の“遷移状態”である時間のことである。
【００７１】
図１７は、図１６に示された図６の５つの観測ポイントの液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態を、垂直方向に連続的に示す図である。
【００７２】
第３の実施の形態では図１７に示すように、液晶素子Ｐ１２の上部及び下部のリタデーション状態の“遷移状態”の開始のタイミングを液晶素子Ｐ１２の上部接続端子Ｐ６と下部接続端子Ｐ７に与えるパルス電圧波形の位相差により遅らせることができるので、図３１に示す画像源Ａ３８の発光状態領域と液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化の過渡状態領域が重ならないように制御することが可能となる。つまり、図３１の残光時間の領域と、図１７の遷移状態の領域が重ならないように制御することができる。したがって、分割ラインの無い液晶素子Ｐ１２を用いたフィールド順次カラー表示システムＰ１０を実現することができる。
【００７３】
実施の形態４．
図１８は、第４の実施の形態である液晶素子Ｐ１２への上部電極Ｐ６及び下部電極Ｐ７へ印加する電圧波形を示す図であって、第１の実施の形態における液晶素子Ｐ１２への電圧印加方法を変更したものである。
【００７４】
図１８（ａ）は図１における液晶素子Ｐ１２の透明電極Ｐ４の上部接続端子Ｐ６に印加するパルス電圧波形を示し、同図（ｂ）は同じく下部接続端子Ｐ７に印加する時間と共に変化する三角波電圧波形を示した図である。
【００７５】
図１９は、図１８に示す２つの駆動電圧波形が液晶素子Ｐ１２の上部接続端子Ｐ６及び下部接続端子Ｐ７に印加されたときの、透明電極層Ｐ４の抵抗成分で分圧された透明電極Ｐ４内の電圧を、図６の５つの観測ポイントについて示した図である。
【００７６】
図１９及び図１８において、水平方向の２本の破線は液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化のしきい値電圧（−ＶTH及びＶTH）を示している。
【００７７】
また、図２０は、図１８に示す２つの駆動電圧波形が液晶素子Ｐ１２の上部接続端子Ｐ６及び下部接続端子Ｐ７に印加されたときの、図６の５つの観測ポイントでの液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態を、液晶素子の過渡応答状態が無い場合（上段）と過渡応答状態がある場合（下段）について示した図である。
【００７８】
図２０において、過渡応答状態は液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態が、“状態１”から“状態２”へ又は“状態２”から“状態１”へ状態が変化する間の“遷移状態”である時間のことである。
【００７９】
図２１は、図２０に示された図６の５つの観測ポイントの液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態を、垂直方向に連続的に示す図である。
【００８０】
第４の実施の形態では、液晶素子Ｐ１２の上部及び下部のリタデーション状態の“遷移状態”の開始のタイミングを、液晶素子Ｐ１２の上部接続端子Ｐ６にパルス電圧波形を与え、さらに下部接続端子Ｐ７に時間と共に変化する三角波電圧波形を与えることで上部と下部の液晶層に印加される電圧に差を生じさせて、図２１に示すように液晶素子Ｐ１２の上部及び下部のリタデーション状態の“遷移状態”の開始タイミングを遅らせることができるので、第３の実施の形態と同じく図３１に示す画像源Ａ３８の発光状態領域と液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化の過渡状態領域が重ならないように制御することが可能となる。したがって、分割ラインの無い液晶素子Ｐ１２を用いたフィールド順次カラー表示システムＰ１０を実現することができる。
【００８１】
さらに第４の実施の形態では、液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化の過渡状態領域は、上部接続端子Ｐ６と下部接続端子Ｐ７に与える電圧の電圧差により制御ができるため、下部接続端子Ｐ７に与える三角波電圧の電圧変化時間（三角波の傾き）を変えることにより、液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化の過渡状態領域の上部から下部への移動時間を変えることができ、その制御が可能となるので、図３１に示す画像源Ａ３８の発光状態領域と液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化の過渡状態領域が重ならないように精度良く制御することが可能となる。
【００８２】
実施の形態５．
図２２は、第５の実施の形態である液晶素子Ｐ１２への上部電極Ｐ６及び下部電極Ｐ７へ印加する電圧波形を示す図であって、第４の実施の形態における液晶素子Ｐ１２への電圧印加方法を変更したものである。
【００８３】
図２２（ａ）は図１における液晶素子Ｐ１２の透明電極Ｐ４の上部接続端子Ｐ６に印加するパルス電圧波形、同図（ｂ）は同じく下部接続端子Ｐ７に印加する時間と共に変化する三角波電圧波形である。実施の形態３と同じく上部接続端子Ｐ６のパルス電圧波形と下部接続端子Ｐ７の三角波電圧波形との間にはｔ21−ｔ22の位相差を持たせている。この位相差をさらに大きくすると、液晶素子Ｐ１２の下部の状態変化の開始をさらに遅らせることができる。
【００８４】
実施の形態６．
図２３は、第６の実施の形態である液晶素子Ｐ１２への上部電極Ｐ６、下部電極Ｐ７及び左右の電極Ｐ５へ印加する電圧波形を示す図であって、第２の実施の形態における液晶素子Ｐ１２への電圧印加方法を変更したものである。
【００８５】
図２３（ａ）は図１における液晶素子Ｐ１２の透明電極Ｐ４の上部接続端子Ｐ６に印加するパルス電圧波形を示し、同図（ｂ）は同じく下部接続端子Ｐ７に印加するパルス電圧波形を示し、同図（ｃ）は左右の電極Ｐ５へ印加する時間と共に変化する三角波電圧波形を示した図である。
【００８６】
図２３に示すような電圧波形を液晶素子Ｐ１２に印加すると、液晶素子Ｐ１２の液晶層に印加される電圧を時間と共に変化させることができるので、図１３（Ａ）及び同図（Ｂ）から分かるようにリタデーション状態を垂直方向に連続的に変化させることができる。
【００８７】
第６の実施の形態では、液晶素子Ｐ１２の透明電極Ｐ４の上部接続端子Ｐ６及び下部接続端子Ｐ７に印加するパルス電圧波形と左右の電極Ｐ５へ印加する時間と共に変化する三角波電圧波形により、液晶素子Ｐ１２の上部及び下部のリタデーション状態の“遷移状態”の開始のタイミングを制御することができるので、図３１に示す画像源Ａ３８の発光状態領域と液晶素子Ｐ１２のリタデーション状態変化の過渡状態領域を重ならないように制御することが可能となる。したがって、分割ラインの無い液晶素子Ｐ１２を用いたフィールド順次カラー表示システムＰ１０を実現することができる。
【００８８】
実施の形態７．
図２４は、本発明の第７の実施の形態に係る立体画像表示システムの構成の一例を示す図である。このシステムでは、第１の実施の形態と同じ液晶素子と無色偏光フィルタを用いて、第１の実施の形態から第６の実施の形態までのいずれかの実施の形態と同じ制御駆動方法で液晶素子を動作させる。この立体画像表示システムでは、映像の偏光状態（横偏光、縦偏光）を切り換えることにより、右目用あるいは左目用の映像を切り換えて表示する。そして、無色偏光フィルタを用いた右目用偏光フィルタＺ１８Ｒ（例えば横偏光）、左目用偏光フィルタＺ１８Ｌ（例えば縦偏光）からなる眼鏡等を利用して、映像出力装置からの映像を右目用、あるいは左目用の映像に分離する構成になっている。映像鑑賞者は、この眼鏡などを利用することにより、映像出力装置に映し出される映像を立体画像としてとらえることができる。
【００８９】
このように構成されたシステムでは、上述の第１の実施の形態に係る液晶素子と制御駆動方法を用いることで、分離ラインのない液晶素子を用いて立体画像の表示を行うことができる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、透明電極内で上下方向の電圧傾向を発生させ、左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、透明電極内の電圧を左右方向では同電圧として、２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、液晶素子を分離することなく液晶素子の変化状態を上下方向で異なる状態とすることができる。
【００９１】
本発明の請求項２に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、上下方向の電圧の制御性を向上させ、液晶素子の上下方向の変化状態の制御性を向上させることができる。
【００９２】
本発明の請求項３に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、上下方向の電圧の制御性を向上させ、液晶素子の上下方向の変化状態の制御性を向上させることができる。
【００９３】
本発明の請求項４に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させ、かつ外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、上下方向の電圧の制御の精度を向上させ、液晶素子の上下方向の変化状態の制御の精度を向上させることができる。
【００９４】
本発明の請求項５に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、上端部及び下端部の取り出し電極に位相の異なるパルス電圧を与え、上端部電極のパルス電圧波形及び下端部電極のパルス電圧波形の位相差によって、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることにより、パルス電圧波形及び位相差を適当に設定して、当該液晶光学スイッチ装置のリタデーション状態変化領域と、走査型映像出力手段の発光領域が重ならないように制御することができる。
【００９５】
本発明の請求項６に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、上端部の取り出し電極にパルス電圧を与え、下端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を与えて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることにより、パルス電圧波形及び三角波電圧波形を適当に設定して、当該液晶光学スイッチ装置のリタデーション状態変化領域と、走査型映像出力手段の発光領域が重ならないように制御することができる。
【００９６】
本発明の請求項７に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、上端部の取り出し電極にパルス電圧を与え、下端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を上端部電極のパルス電圧波形と位相差を持って与えて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる時間変化を有する電圧とすることにより、パルス電圧波形、三角波電圧波形及び位相差を適当に設定して、当該液晶光学スイッチ装置のリタデーション状態変化領域と、走査型映像出力手段の発光領域が重ならないように制御することができる。
【００９７】
本発明の請求項８に係る液晶光学スイッチ装置では、電圧印加手段が、外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に時間と共に電圧が変化する三角波電圧を与えて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、当該液晶光学スイッチ装置のリタデーション状態変化方向におけるリタデーション状態の遷移状態の開始タイミングを制御することができ、当該液晶光学スイッチ装置のリタデーション状態変化領域と、走査型映像出力手段の発光領域が重ならないように制御することができる。
【００９８】
本発明の請求項９に係る液晶光学スイッチ装置の駆動方法では、上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、透明電極内で上下方向の電圧傾向を発生させ、左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、透明電極内の電圧を左右方向では同電圧とし、２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、液晶素子を分離することなく液晶素子の変化状態を上下方向で異なる状態とすることができる。
【００９９】
本発明の請求項１０に係る液晶光学スイッチ装置では、上端部又は下端部の取り出し電極に与える電圧を変化させて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、上下方向の電圧の制御性を向上させ、液晶素子の上下方向の変化状態の制御性を向上させることができる。
【０１００】
本発明の請求項１１に係る液晶光学スイッチ装置では、外部で接続された左端部及び右端部の取り出し電極に与える電圧を変化させて、液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、上下方向の電圧の制御性を向上させ、液晶素子の上下方向の変化状態の制御性を向上させることができる。
【０１０１】
また、本発明の請求項１２に係る立体画像表示装置では、電圧印加手段が、透明電極層の上端部及び下端部の取り出し電極に異なる電圧を与え、透明電極層内で上下方向の電圧傾向を発生させ、左端部及び右端部の取り出し電極を外部で接続して、透明電極層内の電圧を左右方向では同電圧として、２つの透明電極層に挟まれた液晶層に印加される電圧を上下方向で異なる電圧とすることにより、第１及び第２の液晶光学スイッチ手段として、液晶素子を分離することなく液晶素子の変化状態を異なる状態とできる液晶素子を用いて立体画像の表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶光学スイッチ装置を用いたフィールド順次カラー表示システムの構成を示す図である。
【図２】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の平面図を示す図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の側部断面図を示す図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の底部断面図を示す図である。
【図５】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の電気的等価回路を示す図である。
【図６】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の取り出し電極及び左右中心部の観測ポイントを示す図である。
【図７】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の上部取り出し電極と下部取り出し電極間の電気的等価回路と観測ポイントの電圧を示す図である。
【図８】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の左右の取り出し電極間の電気的等価回路を示す図である。
【図９】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子への電圧印加方法を示す図である。
【図１０】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶素子の液晶層への印加電圧とリタデーション状態の変化の関係を示す図である。
【図１１】  本発明の第１の実施の形態における液晶素子の垂直位置と透明電極層の電圧の関係び可変電圧源の電圧による液晶素子の垂直位置とそのリタデーション状態の関係について示す図である。
【図１２】  本発明の第２の実施の形態に係る液晶素子への電圧印加方法を示す図である。
【図１３】  本発明の第２の実施の形態に係るにおける液晶素子の垂直位置と透明電極層の電圧の関係及び可変電圧源の電圧による液晶素子の垂直位置とそのリタデーション状態の関係について示す図である。
【図１４】  本発明の第３の実施の形態に係る液晶素子の上部電極及び下部電極へ印加する電圧波形を示す図である。
【図１５】  本発明の第３の実施の形態に係る液晶素子の上部接続端子及び下部接続端子が接続された透明電極層内の電圧を、５つの観測ポイントについて示す図である。
【図１６】  本発明の第３の実施の形態における液晶素子のリタデーション状態を、５つの観測ポイントについて示す図である。
【図１７】  本発明の第３の実施の形態における液晶素子のリタデーション状態を、垂直方向に連続的に示す図である。
【図１８】  本発明の第４の実施の形態に係る液晶素子の上部電極及び下部電極へ印加する電圧波形を示す図である。
【図１９】  本発明の第４の実施の形態における液晶素子の上部接続端子及び下部接続端子が接続された透明電極層内の電圧を、５つの観測ポイントについて示す図である。
【図２０】  本発明の第４の実施の形態における液晶素子のリタデーション状態を、５つの観測ポイントについて示す図である。
【図２１】  本発明の第４の実施の形態における液晶素子のリタデーション状態を、垂直方向に連続的に示す図である。
【図２２】  本発明の第５の実施の形態に係る液晶素子の上部電極及び下部電極へ印加する電圧波形を示す図である。
【図２３】  本発明の第６の実施の形態に係る液晶素子の上部電極、下部電極及び左右の電極へ印加する電圧波形を示す図である。
【図２４】  本発明の第７実施の形態に係る立体画像表示システムの構成を示す図である。
【図２５】  従来例１に係る液晶光学スイッチ装置を用いたフィールド順次カラー表示システムの構成を示す図である。
【図２６】  液晶セル・セグメントを駆動する制御信号及び駆動信号とセル・セグメントの状態及びカラー表示システムの表示状態を示すタイミング図である。
【図２７】  カラー表示システムを構成する液晶素子の平面図である。
【図２８】  液晶素子の側部断面図である。
【図２９】  画像源のラスタの水平走査を示す図である。
【図３０】  画像源のラスタの垂直走査を示す図である。
【図３１】  画像源の垂直走査と蛍光体スクリーンの残光時間を考慮した垂直画面位置と発光状態を示す図である。
【図３２】  従来例１において液晶素子を上下に分割制御する場合の、垂直画面位置と発光状態を示す図である。
【図３３】  従来例１においてカラー表示システムの画像源を大型化した場合の、垂直画面位置と発光状態領域を示す図である。
【図３４】  従来例１において液晶素子の分割数を増加させた場合の、垂直画面位置と発光状態領域を示す図である。
【図３５】  従来例２に係る強誘電性液晶材料を用いた液晶素子で構成したカラー表示システムの構成を示す図である。
【図３６】  従来例２においてカラー表示システムに応用した場合の場合の垂直画面位置と発光状態を示す図である。
【図３７】  従来例２において液晶素子を２つのセル・セグメントに分割した構成にした場合の、垂直画面位置と発光状態領域を示す図である。
【符号の説明】
Ａ３８  画像源、Ｐ１２  液晶素子、  Ａ１４  色選択フィルタ、  Ａ１６  無色偏光フィルタ、  Ｐ３、Ｐ４  透明電極層、  Ｐ７  液晶材料（液晶層）  、Ｐ１、Ｐ２  透明基板、  Ｐ５Ｌ、Ｐ５Ｒ、Ｐ６Ｔ  取り出し電極。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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