WO2001077744A1 - Afficheur a cristaux liquides, element d'afficheur a cristaux liquides et systeme d'affichage a cristaux liquides - Google Patents

Description

明細書 液晶表示装置、 液晶表示素子及び液晶表示システム 技術分野 本発明は、 立体情報のある録画画像を液晶ディスプレイを用いて 3次元 （3 D ： 3 D imens i o n) 画像、 いわゆる立体画像として見ることのできる液晶 表示装置、 晶表示素子及び液晶表示システムに関し、 さらに詳しくは、 観察者の 頭部の位置が変動しても立体画像を適切に観賞することができるように構成され た液晶表示装置、 液晶表示素子及び液晶表示システムに関する。 景技術 従来から 3次元に画像を表現する技術が試みられており、 写真， 映画， テレビ ジョン等の多くの分野で 3次元画像に関する表示方法が研究され実用化されてき た。 ここで、 3次元画像の表示方法は、 メガネ式とメガネなし式との 2種類に分 類される。

メガネ式の代表的なものとしては、 いわゆる赤、 青メガネを着用するアナグリ フ方式や偏光メガネ方式がある。 これらの方式は、 両眼視差のある画像を観察者 の左右の眼に入力し、 立体映像として見ることができるものである。

一方、 レンチキュラーレンズ方式やパララックスバリァ方式のメガネなしの 3 D O D imens i on) 表示装置は既に実用化の段階にある。 これらの方式 は、 立体視できる領域が横方向に土数 cmと非常に狭いため、 観察者は、 常に頭 部の位置が制限されることとなる。

そこで、 液晶表示画面に対して観察者の見る位置が多少左右にずれても立体映 像が損なわれることなく、 かつ本来の液晶表示画面の水平解像度を維持し立体画 像が観賞できる液晶表示装置として特開平 10— 63 1 99号公報に記載される ようなバックライ ト分割方式が考案されている。 ここで、 バックライ ト分割方式について説明する。 通常の液晶表示装置のバッ クライ トは、 液晶パネルの背後に、 それと同等の面積を有する面照明が液晶パネ ルに密着して配設されており、 左右の眼には無指向性の光が入射している。 この 方式に対してバックライ ト分割方式では、 液晶表示画面と同等の直径を有する凸 レンズの指向性を利用して、 液晶パネルから凸レンズの焦点距離よりやや離間し た位置に液晶パネルと比して相当小さい面積を有するバックライ トを左右の眼用 に別々に配置する。

図 1は、 特許第 2 6 7 9 1 7 6号公報に開示される点光源方式の表示装置であ る。 点光源 4 1から照射され、 凸レンズ 4 2を通過した光¾は、 凸レンズ 4 2に より屈折し集光点 4 3である一点に集光される。 そして、 集光点 4 3の位置に眼 を置く と、 凸レンズ 4 2全体が明る く輝き、 その近辺に配された液晶表示画面 4 4のバックライ 卜になる。

図 2は、 点光源 4 1を右眼用面光源 4 5に置き換えた場合の平面図である。 こ の場合、 右眼用面光源 4 5から照射された光束は、 あたかも点光源 4 1から照射 された光束と同じ成分となり、 凸レンズ 4 2—面を明るく照らした後、 右眼 4 6 に入射する。 また、 右眼用面光源 4 5による空間光源は、 凸レンズ 4 2の前方に 右眼用光源像域 4 8を存在させることとなる。 この右眼用光源像域 4 8に右眼 4 6を置く限り、 凸レンズ 4 2が明るく一様に照らされ、 そこに配置される液晶表 示画面 4 4のバックライ トとなる。 これを左右の眼に適用した場合、 図 3に示す ように、 凸レンズ 4 2のセン夕一軸 Cを境にして配置された 2つの面光源、 即ち 右眼用面光源 4 5及び左服用面光源 4 7による右眼 4 6及び左眼 5 0に最適化し た光源像域、 即ち右眼用光源像域 4 8及び左眼用光源像域領域 4 9が形成される。 また、 バックライ トである右眼用面光源 4 5及び左眼用面光源 4 7から照射さ れた光がライン別偏光フィル夕 5 2の選別を経て右眼 4 6及び左眼 5 0に入射す る模式図を図 4、 図 5に示す。 この場合には、 左下がりの偏向角を有する左眼用 面光源 4 7から照射された光は、 まず、 フレネルレンズ 5 1の方向指向性により 左眼 5 0に向かう。 次に、 ライン別偏光フィルタ 5 2にて偏向角の一致する偶数 ライン 5 4の左眼用映像情報のみが左眼 5 0に入射する。 また、 右下がりの偏向 角を有する右眼用面光源 4 5から照射された光は、 まず、 フレネルレンズ 5 1の 方向指向性により右眼 4 6に向かう。 次に、 ライン別偏光フィルタ 5 2にて偏向 角の一致する奇数ライン 5 3の右眼用映像情報のみが右眼 4 6に入射する。

これにより、 偶数ライン 5 4及び奇数ライン 5 3に対応する液晶表示画面 4 4 のライ ンに表示された左右の視差情報が、 液晶表示画面 4 4を眼の前にするだけ で観察者 1 3の両眼に入射され、 脳で融像され、 立体画像として感知される。 ところで、 この場合は、 左右の視差情報をセン夕一軸 C、 即ち画面中央で分割 しているため、 観察者 1 3が頭部を左右方向に動かし、 両眼が一方の領域に入る と、 どちらの眼にも同じ映像が入射し、 2次元画像となってしまうため、 立体視 が不可能になるという問題がある。

また、 例えば、 図 6に示すように、 偏光フィルタ 5 5， 5 6、 ガラス基板 5 7 5 8、 1 / 2波長板 5 9、 カラ一フィルタ 6 0、 液晶表示画面 6 1、 保護膜 6 2、 透明電極 6 3とを有する液晶表示素子により 3 D表示装置を構成した場合、 即ち、 偏光フィル夕 5 6を面光源入射側のガラス基板 5 8上に形成する方式では、 図 6 中の点線の矢印で示す方向に観察者 1 3の視線がある場合には、 本来見えてはな らないライン上の映像情報がクロス トークとして本来の映像情報に重なって両眼 に入るため、 非常に見づらい立体映像になるという問題がある。

即ち、 観察者 1 3が頭部を上下させることにより、 所定のラインの 1 / 2波長 板 5 9を透過した光がこのラインに対応したカラーフィル夕 6 0及び液晶表示画 面 6 1のラインに一致せずに、 これらカラーフィルタ 6 0及び液晶表示画面 6 1 の 2つのラインにまたがって入射してしまう。 例えば、 右眼 4 6に入射すべき光 が、 カラーフィルタ 6 0及び液晶表示画面 6 1の左眼用のラインにも入射し、 左 眼 5 0に到達してしまうことで、 クロス トークが発生するといつた問題がある。 ここで、 例えば、 1 0 . 4インチの S V G A ( 6 0 0 x 8 0 0ピクセル） の縦 ビヅチは、 0 . 2 6 4 m mとなるため、 1 m m厚のガラス基板上にある偏光フィ ル夕を通過した光束は、 上下方向に土 1 5度ずれれば完全に隣のライン用の照明 となり、 凹凸が逆の立体像が見えることとなる。 ± 1 5度以下の角度でもクロス トークの影響で上下方向の自由度はほとんどなくなる。 したがって、 座高差や液 晶表示画面の仰り角の違いによる上下方向の補填がなされていないと左右方向以 上の制約を受けることとなる。 これらの問題に対処する方法として、 観察者 1 3の頭部の位置を検出し、 検出 結果に合わせて立体視できる領域を制御する技術が各種提案されている。 例えば、 観察者の頭部の位置の検出方法としてその頭部に磁気センサを装着させる方法や、 ビデオカメラ等による頭部映像による検出方法等がある。 しかしながら、 これら の方法では、 観察者 1 3が頭部にものを装着する煩わしさを感じ、 また、 製品の コス トアップを免れられない。 即ち、 観察者 1 3が液晶表示画面の前に座るだけ で、 頭部を多少上下左右方向に動かしても、 最適な立体像を観賞することができ る手頃な 3 D液晶表示装置は、 確立されていないのが実情である。 発明の開示 本発朋は、 上述の実情に鑑みて提案されるものであって、 液晶表示画面に対し て観察者の見る位置が多少上下左右方向にずれても立体画像が損なわれることな く、 かつ高精度の立体画像が観賞できる液晶表示装置、 液晶表示素子及び液晶表 示システムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明に係る液晶表示装置は、 一対の透明電 極板内に液晶を封入された光変調手段とこの光変調手段の前面側に配置された第 1の偏光フィルタと光変調手段の背面側に配置された第 2の偏光フィルタとを有 する液晶表示素子と、 液晶表示素子の背面側に配置され、 互いの偏光方向が異な る右眼用偏光フィル夕部及び左眼用偏光フィル夕部を前面側の左右に固定配置し た第 1の光源と、 液晶表示素子の背面側に配置され、 第 1の光源からの照射光を 集光して液晶表示素子に照射する光学手段と、 液晶表示素子の前面側に配置され、 観察者の頭部に光を照射する第 2の光源と、 右眼用偏光フィルタ部及び左眼用偏 光フィル夕部の前面側に所定の間隔を置いてそれそれ配置された受光素子と、 受 光素子における受光量を処理、 比較し、 第 1の光源の位置を左右方向において制 御する位置制御手段とを備えている。 光変調手段には、 第 1及び第 2の偏光フィ ル夕の透光ラインに合わせて 1水平ライン毎に右眼用と左眼用との映像情報を交 互に表示し、 右眼用偏光フィル夕部からの光が液晶表示素子を透過して観察者の 右眼に、 左眼用偏光フィルタ部からの光が液晶表示素子を透過して観察者の左眼 にそれそれ独立して入光するようにし、 かつ、 第 2の光源から照射されて観察者 の頭部で反射した反射光量を受光素子により感知することで観察者の頭部の左右 方向の動きを感知し、 それに合わせて位置制御手段が第 1の光源の位置を左右方 向に自動で移動させる。

即ち、 本発明に係る液晶表示装置では、 右眼用偏光フィルタ部からの光は、 右 眼用の映像が映出される 1 ライン置きの水平ライ ンのみを通過して観察者の右眼 に入光し、 左眼用偏光フィル夕部からの光は、 左眼用の映像が映出される 1 ライ ン置きの水平ラインのみを通過して観察者の左眼に入光して両眼視差に基づく 3 次元知覚により立体映像として見ることができ、 それぞれの立体視領域の範囲内 であれば正常な立体映像が見える。

そして、 第 2の光源から照射され、 観察者の頭部で反射した反射光を受光素子 で感知することにより、 観察者の頭部の左右の動きを感知し、 観察者の頭部の動 きに合わせて第 1の光源の位置を左右方向に自動で移動させるように構成してあ る。

受光素子は、 第 1の光源に固定配置されているため、 第 1の光源の移動に伴い、 受光素子も移動することとなり、 受光素子が所定の位置に移動したところで第 1 の光源が停止するようにされている。 これにより観察者の頭部が左右に移動した 場合においても観察者の頭部の位置を自動追尾して立体視領域を立体視画像を観 賞するのに適切な位置に移動させる。

また、 光変調手段の 1 ライン置きの水平ラインには右眼用の映像と左眼用の映 像とが映出され、 右眼用の映像と左眼用の映像の全てがそのまま観察者の右眼と 左眼とに選択的に入光するため水平解像度が損なわれることがない。

また、 本発明に係る液晶表示素子は、 光源から照射される照射光を偏光方向に 応じて分離する第 1の画像分離手段と、 一対の透明電極板に液晶を封入されてな り第 1の画像分離手段を透過した透過光の強度を変調する光変調手段と、 光変調 手段を透過した透過光を偏光方向に応じて分離する第 2の画像分離手段と、 少な く とも第 1の画像分離手段と光変調手段とを挟持する一対の基板とを備える。 即ち、 本発明に係る液晶表示素子では、 第 1の画像分離手段が光変調手段と隣 接して配設されているため、 第 1の画像分離手段と光変調手段との距離が短くな る。 したがって、 第 1の画像分離手段と光変調手段との距離に起因して本来見え てはならないライン上の映像情報がクロス トークとして本来の映像情報に重なつ て眼にはいることが防止される。

また、 本発明に係る液晶表示システムは、 互いに異なる偏光方向とされた左右 2つの偏光フィル夕を用いた液晶表示システムであって、 照明光を照射する光源 と、 光源から照射される照射光を偏光方向に応じて分離する第 1の画像分離手段 と、 一対の透明電極板内に液晶を封入されてなり、 第 1の画像分離手段を透過し た透過光の強度を変調する光変調手段と、 この光変調手段を透過した透過光を偏 光方向に応じて分離する第 2の画像分離手段と、 少なく とも第 1の画像分離手段 と光変調手段とを挟持する一対の基板とを有する液晶表示素子とを備える。 即ち、 本発明に係る液晶表示システムでは、 第 1の画像分離手段が光変調手段 と隣接して配設されているため、 第 1の画像分離手段と光変調手段との距離が短 くなる。 したがって、 第 1の画像分離手段と光変調手段との距離に起因して本来 見えてはならないライン上の映像情報がクロス トークとして本来の映像情報に重 なって眼にはいることが防止される。

本発明の更に他の目的、 本発明によって得られる具体的な利点は、 以下に説明 される図面を参照して説明される実施例の説明から一層明らかにされるであろう 図面の簡単な説明 図 1は、 点光源方式を説明する縦断面図である。

図 2は、 点光源方式において点光源を右眼用面光源に置き換えた場合の光源領 域を示す平面図である。

図 3は、 点光源方式において点光源を右眼用面光源及び左眼用面光源に置き換 えた場合の光源領域を示す平面図である。

図 4は、 バックライ トから発せられた光がライン別偏光フィル夕の選別を経て 左右の眼に入射する状態を示した平面図である。

図 5は、 バックライ 卜から発せられた光がライン別偏光フィル夕の選別を経て 左右の眼に入射する状態を示した斜視図である。 図 6は、 点光源方式において点光源を面光源に置き換えて 3 D表示装置を構成 した状態を示す平面図である。

図 7は、 第 1の実施の形態の液晶表示装置を概略的に示した平面図である。 図 8は、 バックライ ト位置制御部の構成を概略的に示した構成図である。 図 9は、 液晶表示素子の分解斜視図である。

図 1 0は、 立体視領域を示す平面図である。

図 1 1は、 8 . 4インチの液晶表示画面を観賞する際の、 観察者とフレネルレ ンズとバックライ トとの距離関係を示した平面図である。

図 1 2は、 左右 2個の受光素子に対して、 観察者の頭部の像が均等に結像され た状態を示す平面図である。

図 1 3は、 左右 2個の受光素子に対して、 観察者の頭部の像が観察者からフレ ネルレンズに向かって右方向にずれている状態を示した平面図である。

図 1 4は、 左右 2個の受光素子に対して、 観察者の頭部の像が観察者からフレ ネルレンズに向かって右方向にずれた状態からバックライ 卜の位置を補正した状 態を示した平面図である。

図 1 5は、 減速機付きモータのプーリに巻き付けたワイヤにバックライ トを係 止した状態を示した斜視図である。

図 1 6は、 偏向角可変液晶により短冊状の右眼用偏光フィルタ部と左眼用偏光 フィルタ部とを形成した状態を示す図である。

図 1 7は、 偏向角可変液晶に電圧を印加して右眼用偏光フィル夕部と左眼用偏 光フィル夕部との境目を Aの位置に変更した状態を示す図である。

図 1 8は、 偏向角可変液晶に電圧を印加して右眼用偏光フィルタ部と左眼用偏 光フィル夕部との境目を Bの位置に変更した状態を示す図である。

図 1 9は、 第 1の実施の形態の第 1の変形例の液晶表示素子の分解斜視図であ る。

図 2 0は、 1 / 2偏光板に入射した光の偏光状態を示す図である。

図 2 1は、 バックライ ト側の偏光フィルタの入光状態を示す図である。

図 2 2は、 第 1の実施の形態の第 2の変形例の液晶表示素子の分解斜視図であ る。 図 2 3は、 第 2の実施の形態の液晶表示装置を概略的に示した縦断面図である 図 2 4は、 第 2の実施の形態における観察者側から見た光変調部及びカラ一フ イルクの要部を示す平面図である。

図 2 5は、 第 2の実施の形態の第 1の変形例を示す縦断面図である。

図 2 6は、 第 2の実施の形態の第 1の変形例のバックライ ト上の右眼用偏光フ ィルタ部及び左眼用偏光フィル夕部を観察者側から見た概略図である。

図 2 7は、 第 2の実施の形態の第 2の変形例の液晶表示素子の縦断面図である, 図 2 8は、 第 2の実施の形態の第 2の変形例のバックライ ト上の右眼用偏光フ ィルタ部及び左眼用偏光フィルタ部と 1 / 4波長板とを観察者側から見た概略図 である。

図 2 9は、 カラ一フィル夕の機能を兼ね備えた液晶表示素子の 1例の縦断面図 である。

図 3 0は、 光変調部と画像分離手段との間隔を示す概略図である。

図 3 1は、 折り畳み可能に構成した本発明を適用した液晶表示装置の開いた状 態を示す側面図である。

図 3 2は、 折り畳み可能に構成した本発明を適用した液晶表示装置の折り畳ん だ状態を示す側面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明に係る液晶表示装置の実施の形態を図面を用いて説明する。 なお、 本発明は、 以下の例に限定されるものではなく、 本発明の要旨を逸脱しない範囲 において適宜変更可能である。

第 1の実施の形態

図 7は、 本発明を適用した液晶表示装置を概略的に示した平面図である。

まず、 液晶表示装置の構成を説明する。 液晶表示素子 1の背面側には、 光学手 段として凸レンズとして機能するフレネルレンズ 2が所定の距離を置いて配置さ れている。

また、 フレネルレンズ 2の背面側には、 フレネルレンズ 2から所定の距離を置 いて液晶表示素子 1 を背面から照明するための光源としてバックライ ト 3が配置 されている。 このバックライ ト 3の前面側、 即ち照明光が照射される側には、 バ ックライ ト 3の中央を境にして左側に右眼用偏光フィルタ部 4と、 右側に左眼用 偏光フィルタ部 5とが固定配置されている。 この右眼用偏光フィルタ部 4と左眼 用偏光フィル夕部 5とは互いに偏光方向が直交する直線偏光フィルタとして構成 され、 ここでは右眼用偏光フィル夕部 4が右上がり偏光面、 左眼用偏光フィルタ 部 5が左上がり偏光面とされている。

そして、 右眼用偏光フィル夕部 4と左眼用偏光フィルタ部 5との前面側、 即ち 照射側には、 右眼用偏光フィル夕部 4と左眼用偏光フィルタ部 5との境目から略 等しい距離を置いて左右 2個の受光素子 6が配置されており、 後述する頭部位置 追尾用光源としての赤外 L E D 1 2から照射された赤外光の反射光を受光する。 また、 この左右 2個の受光素子 6は、 バックライ ト 3と一体となって移動するよ うに配置されている。 また、 左右 2個の受光素子 6には、 図 8に示すようなバッ クライ ト位置制御部が接続されている。

バックライ ト位置制御部は、 プリアンプ 7、 アンプ 8、 差動アンプ 9、 正逆反 転駆動回路 1 0とから構成される。 また、 正逆反転駆動回路 1 0には例えばモー 夕 1 1等のバヅクライ ト移動手段が接続されている。 そして、 バックライ ト位置 制御部では、 まず左右 2個の受光素子 6に受光された光量がそれそれ増幅され、 差動アンプ 9に入力される。 差動アンプ 9では、 入力された左右 2個の受光素子 6の受光量を比較し、 その相対差をデ一夕として正逆反転駆動回路 1 0に流す。 正逆反転駆動回路 1 0では、 このデータに基づいてバックライ ト位置移動手段に バックライ ト 3の位置を移動させる指令を出す。 なお、 左右 2個の受光素子 6の 受光量の相対差を求めるさいに、 左右 2個の受光素子 6を共に受光量のレベルを 高くする、 即ち赤外光をより多く受けるように、 バックライ ト 3の位置を移動さ せても良いし、 左右 2個の受光素子 6を共に受光量のレベルを低くする、 即ち赤 外光を受けないようにバックライ ト 3の位置を移動させても良い。

更に、 液晶表示素子 1の前面には、 頭部位置追尾用光源として例えば赤外 L E D 1 2が液晶表示素子から所定の距離を置いて配置されている。 赤外 L E D 1 2 からは、 観察者 1 3に対して頭部位置追尾用の赤外光が照射される。 液晶表示素子 1は、 光透過型であり、 図 9に示すように、 後述する一対の透明 電極板に液晶を封入された光変調部 1 4と、 この光変調部 1 4の前面側、 即ち観 察者 1 3側に配された第 1の偏光フィルタ 1 5と、 当該光変調部 1 4の背面側、 即ちバックライ ト 3側に配された第 2の偏光フィルタ 1 6とを有する。 光変調部 1 4は、 一対の配向膜内に 9 0度ねじれた液晶が収納され、 一対の配向膜間に電 圧を印加しないときには入射光の偏光面を 9 0度回転させて出射し、 一対の配向 膜間に電圧を印可したときには入射光の偏光面を回転させることなくそのまま出 射させる。 第 1及び第 2の偏光フィルタ 1 5， 1 6はそれぞれ光変調部 1 4の 1 水平ライン毎に、 互いに直交する右上がりの直線偏光フィルタライン部及び左上 がりの直線偏光フィルタライン部を交互に配置し、 かつ、 第 1の偏光フィル夕 1 5と第 2の偏光フィルタ 1 6との対応する右上がりの直線偏光フィル夕ライ ン部 及び左上がりの直線偏光フィルタライン部を互いに直交する偏光方向となるよう に構成してある。 したがって、 バックライ ト 3から発せられ右眼用偏光フィルタ 部 4、 若しくは左眼用偏光フィルタ部 5を通過した光は同一偏光面の右上がりの 直線偏光フィルタライン部及び左上がりの直線偏光フィル夕ライン部のみから入 光するため、 それそれ 1水平ライン置きに入光することとなり、 この入光した各 光は光変調部 1 4に対して電圧無印加のときに透光し、 電圧印加のときに遮断さ れる。

また、 液晶表示素子 1の光変調部 1 4には、 2枚の偏光フィルタ 1 5 , 1 6の 透光ラインに合わせて 1水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報が交互に表示 されるよう構成されている。

次に、 上記構成の作用を説明する。 バックライ ト 3から照射された光のうち右 眼用偏光フィル夕部 4を経た光はフレネルレンズ 2を通過レ、 液晶表示素子 1に 達すると右眼用偏光フィル夕部 4と同一偏光面を有する 1水平ライン置きの右上 がりの直線偏光フィル夕ライン部のみから入光する。 そして、 この 1水平ライン 置きに入光した光は、 光変調部 1 4の駆動状況に応じて出射され、 この出射光は 観察者 1 3の右眼ゾーンにのみ照射される。 また、 バックライ ト 3から照射され た光のうち左眼用偏光フィルタ部 5を経た光は、 上記と同様にして液晶表示素子 1 に達して左眼用偏光フィルタ部 5 と同一偏光面を有する 1水平ライン置きの左 上がりの直線偏光フィル夕ライン部のみから入光する。 そして、 この 1水平ライ ン置きに入光した光は光変調部 1 4の駆動状態に応じて出射され、 この出射光は, 観察者 1 3の左眼ゾーンにのみ照射される。

上記光変調部 1 4には、 第 1及び第 2の偏光フィルタ 1 5， 1 6の透光ライン に合わせて 1水平ライン毎に右眼用の映像と左眼用の映像とが交互に表示される ために、 観察者 1 3が立体視領域において液晶表示素子 1 を見れば、 右眼用の映 像のみが右眼に、 左眼用の映像のみが左眼にそれそれ独立に入光して両眼視差に 基づく 3次元知覚により立体映像として見ることができる。

ここで、 立体視領域について説明する。 図 1 0に示すように右眼用偏光フィル タ部 4を前面に配置したバックライ ト 3の光源面は、 フレネルレンズ 2により光 源像として実像 1 7を結ぶ。 実効的には、 空間としての光源領域が光源像域とし て存在することとなり、 その領域に右眼が位置するときにフレネルレンズ 2全域 が均等に照らされることとなる。 また、 左眼用偏光フィルタ部 5を前面に配置し たバックライ ト 3の光源面についても同様の光源像域及び空間としての光源領域 が存在し、 全体的には、 図 1 0に示す立体視領域 1 8になる。 図 1 0からわかる ように、 左右の眼に適切に入光できる領域は制限されている。 したがって、 左右 の眼が、 それそれの立体視領域 1 8から外れた場合には、 両眼視差のバランスが くずれ、 3次元知覚により立体映像として見ることができなくなる。 そこで、 本 発明においては、 液晶表示画面に対して観察者 1 3の見る左右方向の角度がずれ ている場合、 即ち観察者 1 3の眼が立体視領域 1 8からずれている場合における 視野角度補正として、 液晶表示素子 1 を介した観察者 1 3とバックライ ト 3との 相対位置を自動補正することにより立体視領域 1 8を簡便かつ高精度で自動補正 が可能とされている。

以下、 液晶表示素子 1 を介した観察者 1 3とバックライ ト 3との相対位置の自 動補正について説明する。 本発明において液晶表示素子 1 を介した観察者 1 3と バックライ ト 3との相対位置の自動補正には、 図 7に示すように、 観察者 1 3の 頭部の位置を感知するための光源として例えば赤外 L E D 1 2を使用する。 赤外 L E D 1 2は、 液晶表示素子 1 と観察者 1 3との間に配置され、 上部から見た場 合に、 観察者 1 3の頭部に赤外光を照射する。 赤外 L E D 1 2から観察者 1 3に 向かって照射された赤外光は、 観察者 1 3の頭部に当たって反射し、 前述したフ レネルレンズ 2をバックライ ト 3から照射される光とは逆向き、 即ち観察者 1 3 からバックライ ト 3に向かう方向に通過し、 液晶表示素子 1の背面側において像 を結ぶ。 このときの赤外 L E D 1 2から照射され観察者 1 3で反射した赤外光を、 右眼用偏光フィルタ部 4と左眼用偏光フィル夕部 5との前面側即ち照射側に配し た左右 2個の受光素子 6で受光する。 このとき、 左右 2個の受光素子 6の配置位 置は、 右眼用偏光フィルタ部 4及び左眼用偏光フィルタ部 5に近接した位置であ り、 かつ右眼用偏光フィル夕部 4と左眼用偏光フィルタ部 5との境目から左右方 向に略等しい距離を置いた位置とされるが、 その距離は、 液晶表示装置の大きさ 等の諸条件により適宜設定されれば良い。

例えば、 図 1 1に示すように 8 . 4インチの液晶表示画面を観賞するときの観 察者 1 3の最適位置を、 焦点距離が 1 1 8 m mのフレネルレンズ 2から 5 0 0 m mとし、 観察者 1 3の頭部の略平行面を 1 2 0 m mとすると、 赤外 L E D 1 2か ら照射され、 観察者 1 3の頭部で反射された反射光は、 フレネルレンズ 2の背面 側で、 フレネルレンズ 2から 1 5 5 m m離れた位置において幅 3 7 . 2 m mの像 を結ぶ。 そして、 例えば左右 2個の受光素子 6をフレネルレンズ 2の背面であり、 フレネルレンズ 2から 1 4 O m m離れた位置に配置している場合、 この位置では、 観察者 1 3の頭部の像は、 幅 3 3 m mの境界線のぼやけた像となる。 即ち、 この 位置においては、 左右 2個の受光素子 6には、 均等に反射光が受光されている。 また、 頭部の像の幅は、 頭部の前後の位置、 即ちフレネルレンズ 2からの距離 により変化する。 例えば、 観察者 1 3の頭部がフレネルレンズ 2から 7 5 0 m m 離れた場合には、 左右 2個の受光素子 6の位置において、 観察者 1 3の頭部の像 は、 幅 2 2 . 4 m mの像となる。 この場合においても、 観察者 1 3の頭部自体が 平面でないため像の周辺はぼやけた状態となっている。

そこで、 この場合は、 左右 2個の受光素子 6同士の間隔を 2 5 m m程度に設定 する。 このように設定することにより、 観察者 1 3が最適位置において観賞して いるときには、 左右 2個の受光素子 6は、 赤外 L E D 1 2から照射され観察者 1 3で反射された赤外光を均等に受光していることとなる。

図 1 2は、 立体視画像を観賞するのに適切な状態、 即ち左右 2個の受光素子 6 に対して観察者 1 3の頭部の像が均等に結像された状態を示している。 即ち、 上 部から見た場合に観察者 1 3の頭部とフレネルレンズ 2の中心と、 左右 2個の受 光素子 6間の中心位置と、 即ち右眼用偏光フィルタ部 4及び左眼用偏光フィルタ 部 5の境目とがー直線状に並んでいる場合である。

次に、 図 1 3に示すように、 観察者 1 3の頭部が観察者 1 3がフレネルレンズ 2に向かって左方向に移動し、 観察者 1 3の頭部の像が観察者 1 3がフレネルレ ンズ 2に向かって右方向に移動した状態においては、 左右 2個の受光素子 6にお いて、 受光量のレベル差が生じることとなる。 バックライ ト位置制御部の正逆反 転駆動回路 1 0では、 左右 2個の受光素子 6において受光量のレベル差が生じた 場合には、 左右 2個の受光素子 6のうち受光量の多い受光素子 6がある方向、 即 ち観察者 1 3の頭部の像が移動した方向にバックライ ト 3を移動させる指令を出 すように予め設定されている。 したがって、 この場合には、 観察者 1 3の頭部の 像は、 観察者 1 3がフレネルレンズ 2に向かって右方向に移動しており、 観察者 1 3から見て右側に位置する受光素子 6の方が受光量が多いため、 バックライ ト 位置制御部の正逆反転駆動回路 1 0から、 バックライ ト 3を観察者 1 3から見て 右方向に移動させるように指令信号が出され、 バックライ ト 3が観察者 1 3から 見て右方向に移動させられる。 このとき、 左右 2個の受光素子 6は、 バックライ ト 3 と一体となって移動するように配されており、 バックライ ト 3とともに、 左 右 2個の受光素子 6も観察者 1 3から見て右方向に移動することとなる。 これに より、 左右 2個の受光素子 6での受光量のレベルが略等しくなる位置までバック ライ ト 3及び左右 2個の受光素子 6が移動することとなる。

そして、 図 1 4に示すように、 上部から見た場合に観察者 1 3の頭部と、 フレ ネルレンズ 2の中心と、 左右 2個の受光素子 6間の中心位置、 即ち右眼用偏光フ ィルタ部 4と左眼用偏光フィル夕部 5 との境目とがー直線状に並んでいる状態と なり、 それとともに、 図 1 0に示す立体視領域 1 8も立体視画像を観賞するのに 適切な位置に移動する。

また、 観察者 1 3の頭部が観察者 1 3からフレネルレンズ 2に向かって右方向 に移動し、 観察者 1 3の頭部の像が観察者 1 3からフレネルレンズ 2に向かって 左方向に移動した場合においては、 観察者 1 3から見て左側に位置する受光素子 6の方が受光量が多くなる。 したがって、 バックライ ト位置制御部の正逆反転駆 動回路 1 0からは、 バックライ ト 3を観察者 1 3から見て左方向に移動させるよ うに指令信号が出され、 バックライ ト 3は、 観察者 1 3から見て左方向に移動さ せられる。 そして、 それに伴い、 図 1 0に示す立体視領域 1 8も立体視画像を観 賞するのに適切な位置に移動する。

ここで、 バックライ ト 3とともに左右 2個の受光素子 6を移動させる方法とし ては、 例えば、 図 1 5に示すように減速機付きモ一夕 1 1のプーリ 1 9に巻き付 けたワイヤにバックライ ト 3を係止させ、 モ一夕 1 1 を回転駆動させることによ りバックライ ト 3を移動させる方法がある。

また、 バックライ ト 3自体を移動させるのではなく、 右眼用偏光フィルタ部 4 と左眼用偏光フィルタ部 5との境目の位置を移動させる偏光バックライ ト方式を 用いても良い。 この場合は、 左右に長いバックライ ト 3を使用し、 右眼用偏光フ ィル夕部 4及び左眼用偏光フィルタ部 5として電圧により偏向角を制御すること が可能な偏向角可変素子として偏向角可変型液晶 2 0を、 図 1 6に示すように短 冊状に配置し、 それそれの短冊状の偏向角可変型液晶 2 0上に受光素子 6を多数 設けた構成とする。 そして、 例えば図 1 Ίに示すように観察者 1 3の頭部の像 2 1が結像した場合には、 短冊状の偏向角可変型液晶 2 0同士の境目 Aを境として 偏向角を直交させるように、 それそれの偏向角可変型液晶 2 0に電圧を印可する ことにより右眼用偏光フィルタ部 4と左眼用偏光フィルタ部 5を形成する。 また、 図 1 8に示すように観察者 1 3の頭部の像 2 1が結像した場合には、 短冊状の偏 向角可変型液晶 2 0同士の境目 Bを境として偏向角を直交させるように、 それそ れの偏向角可変型液晶 2 0に電圧を印可することにより右眼用偏光フィルタ部 4 と左眼用偏光フィルタ部 5を形成する。 このような構成とすることにより、 バッ クライ ト 3 自身を移動させずに、 右眼用偏光フィルタ部 4と左眼用偏光フィル夕 部 5との境目の位置を移動させることにより、 液晶表示素子 1 を照明するバック ライ ト 3の位置を変更することができる。

なお、 上述したようにこの赤外 L E D 1 2は、 赤外光を出射する光源である。 この赤外 L E D 1 2を用いて赤外光を観察者 1 3に照射することで、 観察者 1 3 に違和感なく、 且つ、 観察者 1 3の両眼に入射しても目を傷つけることなく安全 である。 なお、 このような光源としては、 赤外 L E D 1 2に限定されるものでは なく、 両眼を傷つけることのない光を照射する光源であれば利用できることはも ちろんである。

また、 上述した構成では、 フレネルレンズ 2を液晶表示素子 1の背面側に配置 しているが、 観察者 1 3の頭部に適切に立体像を結像できれば、 この位置に限定 されず、 例えば液晶表示素子 1の照射側に配置しても良い。

また、 上述した第 1の実施の形態における液晶表示素子 1の第 1の変形例とし て、 図 1 9に示す構成の液晶表示素子 1 0 1 としても良い。

図 1 9において、 液晶表示素子 1 0 1は、 光変調部 1 4とこの両面にそれぞれ 配置された 2枚の偏光フィルタ 1 1 5， 1 1 6とを備える。 光変調部 1 4の構成 は、 上記と同様である。 2枚の偏光フィルタ 1 1 5， 1 1 6は、 全面に亘つて、 同一偏光面の直線偏光フィル夕であり、 双方の偏光面は互いに直交する方向に設 定されている。 そして、 バックライ ト 3側の偏光フィル夕 1 1 6には光変調部 1 4の 1水平ライン置きに 1 / 2波長板 2 2が付設されている。 この 1 2波長板 2 2は、 図 2 0に示すように、 入射光の偏光面を 9 0度回転させて出射するよう に設置されている。

図 2 1において、 左上がり方向の偏光は、 1 / 2波長板 2 2のない偏光フィル 夕のラインを通過できないが 1 / 2波長板 2 2があると 9 0度回転して右上がり 方向の偏光となるため、 偏光フィル夕のラインを通過できる。 逆に、 右上がり方 向の偏光は、 1 / 2波長板 2 2のない偏光フィルタのラインを通過できるが、 1 / 2波長板 2 2があると 9 0度回転して左上がり方向の偏光となるため、 偏光フ イルクのラインを通過できない。 そして、 バックライ ト 3側の偏光フィル夕に入 光した直後の光の偏光方向は全て右上がり方向となるので、 観察者 1 3側の偏光 フィル夕の偏光方向は全て左上がり方向で良く、 安価に製造することができる。 さらに、 上述した第 1の実施の形態における液晶表示素子 1の第 2の変形例と して、 図 2 2に示す構成の液晶表示素子 2 0 1 としても良い。

図 2 2において、 液晶表示素子 2 0 1は、 光変調部 1 4とこの両面にそれそれ 配置された 2枚の偏光フィル夕 2 1 5 , 2 1 6とを備える。 光変調部 1 4及びバ ックライ ト 3側の偏光フィルタの構成は、 第 1の実施の形態と同様であるが、 観 察者 1 3側の偏光フィルタは、 全面に亘つて同一の偏光面 （バックライ ト 3側の 偏光フィル夕の何れか一方の右肩上がりの直線偏光フィル夕部若しくは左肩上が りの直線偏光フィルタライン部の偏光面と同一である。 ） を有する直線偏光フィ ル夕として構成されている。 そして、 双方の偏光フィルタ 2 1 5， 2 1 6におい て偏光方向が同一となるラインでは、 駆動条件 （駆動電圧） を逆に設定する。 こ の第 2の変形例においても、 観察者 1 3側の偏光フィルタは全面に亘つて同一偏 光方向に構成すれば良いため、 安価に製造することができる。

なお、 上記第 1の実施の形態及び第 1並びに第 2の変形例においては、.右眼用 偏光フィルタ部 4又は左眼用偏光フィルタ部 5や、 液晶表示素子 1， 1 0 1， 2 0 1、 偏光フィル夕を直線偏光のものを用いたが、 円偏光のものを用いても略同 様に構成することができ、 同様の効果を得ることができる。

したがって、 本発明においては、 以上のようにして観察者 1 3の頭部の動きを 自動的に追尾することが可能であり、 更に、 観察者 1 3の頭部の動きに合わせて 立体視領域 1 8の位置を制御し、 常に観察者 1 3の眼が立体視領域 1 8に位置す るようにすることにより、 観察者 1 3の頭部が左右方向にずれた場合においても 高精度の立体映像を観賞することが可能となる。

第 2の実施の形態

第 2の実施の形態では、 観察者 1 3の頭部の上下方向の動きに対して対応可能 であり、 映像情報がクロス トークすることのない、 また高精度の立体画像が映出 可能な液晶表示装置について説明する。 なお、 第 1の実施の形態と同じ構成要素 については同じ符号を付し説明を省略する。

図 2 3は、 本発明を適用した液晶表示装置の一例を概略的に示した縦断面図で ある。

まず、 液晶表示装置の構成を説明する。 液晶表示素子 2 3の背面側には、 光学 手段としての凸レンズとして機能するフレネルレンズ 2が所定の距離を置いて配 置されている。

また、 フレネルレンズ 2の背面側にはフレネルレンズ 2から所定の距離を置い て液晶表示素子 2 3を背面から照明するための光源としてバックライ ト 3が配置 されている。 このバックライ ト 3の前面側、 即ち照明光の照射側には、 このバッ クライ ト 3の中央を境にして右眼用偏光フィルタ部 4と左眼用偏光フィルタ部 5 とが左右に配置されている。 この右眼用偏光フィルタ部 4と左眼用偏光フィルタ 部 5とは互いに偏光方向が直交する直線偏光フィルタとして構成され、 右眼用偏 光フィル夕部 4が右上がり偏光面、 左眼用偏光フィルタ部 5が左上がり偏光面と なるように構成されている。

液晶表示素子 2 3は、 光透過型であり、 光変調部 1 4と、 この光変調部 1 4の 観察者 1 3側に配置された第 1の偏光フィルタ 2 4と、 光変調部 1 4のバックラ ィ ト 3側内面に配置された第 2の偏光フィルタ 2 5とを有する。

光変調部 1 4は、 一対のガラス基板 2 6 , 2 9内に 9 0度ねじれた液晶が後述 する一対の透明電極板内に封入され、 一対の透明電極板間に電圧を印加しないと きには入射光の偏光面を 9 0度回転させて出射し、 一対の透明電極板間に電圧を 印可したときには入射光の偏光面を回転させることなくそのまま出射させる。 ま た、 一対のガラス基板のうち、 観察者 1 3側の基板である第 1のガラス基板 2 6 の内面側、 即ち液晶が収納されている側の主面上には、 保護膜 2 7が形成され、 更に当該保護膜 2 7上には、 I T Oからなる透明電極板 2 8が形成されている。 また、 一対のガラス基板のうち、 バックライ ト 3側の基板である第 2のガラス基 板 2 9の内面側、 即ち液晶が収納されている側の主面上には、 1 / 2波長板 3 0 を介して第 2の偏光フィル夕 2 5が形成されており、 更に当該第 2の偏光フィル 夕 2 5の主面上に透明保護層 3 1 を介してカラーフィル夕 3 2が形成されている そして、 カラーフィルタ 3 2の主面上には、 保護膜 2 7が形成され、 更に当該保 護膜 2 7上には、 I T Oからなる透明電極板 2 8が形成されている。 ここで、 1 / 2波長板 3 0は、 光変調部 1 4の 1水平ライン置きに第 2の偏光フィルタ 2 5 主面に付設されている。

第 1及び第 2の偏光フィルタ 2 4， 2 5は、 全面に亘つて、 それそれ同一偏光 面の直線偏光フィルタであり、 双方の偏光面は互いに直交する方向に設定されて いる。 そして、 第 2の偏光フィルタ 2 5の第 2のガラス基板 2 9側には、 光変調 部 1 4の 1水平ライン置きに 1 / 2波長板 3 0が付設されている。 この 1 / 2波 長板 3 0は、 図 2 0に示すように、 入射光の偏光面を 9 0度回転させて出射する ように設置されている。 図 2 1において、 左上がり方向の偏光は、 1 / 2波長板 3 0のない偏光フィル 夕のラインを通過できないが 1 / 2波長板 3 0があると偏光面が 9 0度回転して 右上がり方向の偏光となるため、 偏光フィルタのラインを通過できる。 逆に、 右 上がり方向の偏光は、 1 / 2波長板 3 0のない偏光フィル夕のラインを通過でき るが、 1 / 2波長板 3 0があると偏光面が 9 0度回転して左上がり方向の偏光と なるため、 偏光フィル夕のラインを通過できない。 そして、 第 2の偏光フィルタ ^に入光した直後の光の偏光方向は全て右上がり方向となるので、 第 1の偏光 フィルタ 2 4の偏光方向は全て左上がり方向で良く、 ライン毎に偏光方向の異な る構造とする必要がないので安価に製造することができる。

また、 液晶表示素子 2 3の光変調部 1 4には、 第 1及び第 2の偏光フィルタ 2 4 ^ 2 5の透光ラインに合わせて 1水平ライン置きに右眼用と左眼用の映像情報 が交互に表示されるよう構成されている。

ここで、 本発明においては、 第 2の偏光フィル夕 2 5を液晶表示素子 2 3の外 側ではなく液晶表示素子 2 3内に配置する構成とされる。 第 2の偏光フィル夕 2 5を液晶表示素子 2 3の外側ではなく液晶表示素子 2 3内に配置することにより、 光変調部 1 4内に配置された液晶と第 2の偏光フィルタ 2 5との距離が短く、 非 常に近接した状態とされる。

第 2の偏光フィルタ 2 5に入光するバックライ ト 3からの光は、 偏光フィル夕 2 4 , 2 5に対して全て垂直に入光することが好ましいが、 実際には、 偏光フィ ルタ 2 4， 2 5の主面に対して斜めに入光する光が存在する。 このとき、 偏光フ ィル夕 2 4， 2 5の主面に対して斜め方向に対して入光した光は、 偏光フィル夕

2 4， 2 5の入光位置に対応した光変調部 1 4の水平ラインではなく、 当該水平 ラインからずれた位置の水平ラインに入光することとなる。 その結果として、 本 来見えてはならない水平ライン上の映像情報がクロス トークとして本来の映像情 報に重なって眼に入るという状況が発生し、 非常に見づらい映像となってしまう。 これは、 図 6で説明した場合と同様に、 1 / 2波長板 3 0において、 1水平ライ ン毎に分離された左右の映像をそれそれの水平ラインに対応するカラーフィル夕

3 2及び光変調部 1 4に完全に一致させて入射することができずに、 右眼用の像 がカラ一フィルタ 3 2及び光変調部 1 4の 2つの水平ライ ンにまたがって入射し てしまい、 例えば右眼に右眼用の映像と左眼用の映像とが同時に照射されてしま うことによる。

ここで、 本来入光するべき水平ラインからのずれは、 第 2の偏光フィルタ 2 5 と光変調部 1 4内の画素との距離が長くなるほど、 大きくなる。 即ち、 バックラ ィ ト 3側の偏光フィル夕と画素との距離を短くすることにより、 本来見えてはな らないライン上の映像情報がクロス トークとして本来の映像情報に重なって眼に 入ることが防止することができる。 この現象は、 観察者 1 3の頭部が上下方向に 移動した場合についても同様であり、 この場合も本来見えてはならないライ ン上 の映像情報がクロス トークとして本来の映像情報に重なって眼に入るという状況 が発生し、 非常に見づらい映像となってしまう。

そこで、 本発明においては、 第 2の偏光フィル夕を液晶表示素子 2 3の外側で はなく液晶表示素子 2 3内に配置する構成とすることにより、 光変調部 1 4内に 配置された液晶と第 2の偏光フィル夕 2 5及び 1 / 2波長板 3 0との間に第 2の ガラス基板 2 9がないために、 これらの間の距離を短く、 非常に近接した状態と する。 これにより、 観察者 1 3の頭部が上下に移動した場合においても映像情報 がクロス トークすることがない。 また、 高精度の立体画像を見ることもできる。 また、 この液晶表示素子 2 3は、 カラ一フィル夕 3 2を備えているため、 所定 の波長の光のみを透過させ、 好みの色彩の映像を作り出すことができる。 カラ一 フィルタ 3 2は、 特に限定されるものではなく、 従来公知のものを使用すること ができる。

このような液晶表示素子 2 3は、 次のようにして作製することができる。 まず、 観察者 1 3側の基板である第 1のガラス基板 2 6の内面側の主面、 即ち 液晶が収納される側の主面に保護膜 2 7を形成し、 当該保護膜 2 7上に I T 0の 透明電極板 2 8を形成する。

一方、 観察者 1 3側の基板である第 1のガラス基板 2 6とバックライ ト 3側の 基板である第 2のガラス基板 2 9との間に配置される透明保護層 3 1の一主面上 に、 第 2の偏光フィル夕 2 5として、 全面に亘つて同一の偏光面を有する直線偏 光板を張り付ける。

次に、 この第 2の偏光フィルタ 2 5上に、 光変調部 1 4の 1水平ライン置きに 対応した場所に 1 / 2波長板 3 0を張り付ける。

次に、 透明保護層 3 1の他主面上にカラ一フィル夕 3 2を形成し、 このカラ一 フィルタ 3 2上に保護膜 2 7を形成し、 当該保護膜 2 7上に I T Oの透明電極板 2 8を形成する。

そして、 第 1のガラス基板 2 6と透明保護層 3 1 とをそれそれの I T Oの透明 電極板 2 8同士が対向するように貼り合わせ、 更に透明保護層 3 1の 1 / 2波長 板 3 0を形成した側の主面に第 2のガラス基板 2 9を貼り合わせる。

そして.、 一対の透明電極板 2 8の間に液晶を注入し封止し、 第 1のガラス基板

2 6の前面側の主面に第 1の偏光フィル夕 2 4として全面に亘つて同一の偏光面 を有する直線偏光板を、 第 1の偏光フィルタの偏向角と第 2の偏光フィル夕の偏 向角とが直交するように張り付けることにより所望の液晶表示素子 2 3が作製さ れる。

また、 1 / 2波長板 3 0の形成方法としては、 以下のような方法を用いること もできる。 まず、 第 2のガラス基板 2 9上に第 2のガラス基板 2 9 と略同等の大 きさの 1 / 2波長板 2 9をラミネート等により張り付け、 1 / 2波長板 2 9上に 光変調部 1 4の 1水平ライン置きに閧ロ部を有するマスクを重ね合わせ、 赤外レ —ザ等を照射する。 これにより、 レーザが照射された部分では、 1 / 2波長板 3 0の高分子は転移点以上の温度に局所加熱され、 アモルファス状態となるため位 相差がなくなる。 これにより、 光変調部 1 4の 1水平ライ ン置きに 1 / 2波長板

3 0を形成することができる。

ここで、 光変調部 1 4における各画素の詳細について、 図 2 4を用いて簡単に 説明する。 光変調部 1 4内に設けられた各画素間には、 光を透過しないブックス トライブと呼ばれる格子状の領域がある。 そして、 各画素に対してそれそれ赤， 緑， 青 （R， G， B ) のカラ一フィル夕 3 2が、 例えば一つの画素を左右方向に

3分割してそれそれの分割領域上に設けられている。 そして、 それそれの分割領 域に対応した光変調部 1 4の領域の駆動電圧を調整することにより、 それそれ赤, 緑、 青の光量を調整し、 カラー表示が可能となっている。 なお、 後述する、 第 2 の実施の形態における変形例においても、 カラ一フィルタ 3 2又はカラ一フィル 夕として機能するものを用いてカラー表示をする場合は、 上述した方式と同様で あり、 説明を省略する。

次に、 第 2の実施の形態における、 液晶表示素子 2 3の第 1の変形例を以下に 示す。 なお以下では、 液晶表示素子 2 3の第 1の変形例として液晶表示素子 1 2 3として説明する。

図 2 5において、 液晶表示素子 1 2 3は、 光透過型であり、 光変調部 1 4とこ の光変調部 1 4の観察者 1 3側に配置された第 1の偏光フィルタ 1 2 4及び光変 調部 1 4のバックライ ト 3側内面に配置された第 2の偏光フィルタ 1 2 5とを有 する。 バックライ ト 3は、 図 2 6に示すように、 照射側に右上がりの偏光面を有 する右眼用偏光フィルタ部 4と、 左上がりの偏光面を有する左眼用偏光フィルタ 部 5とを備えている。 光変調部 1 4は、 一対のガラス基板内に 9 0度ねじれた液 晶が収納され、 一対の配向膜間に電圧を印加しないときには入射光の偏光面を 9 0度回転させて出射し、 一対の配向膜間に電圧を印可したときには入射光の偏光 面を回転させることなくそのまま出射させる。

一対のガラス基板のうち、 観察者 3側の基板である第 1のガラス基板 1 2 6の 内面側、 即ち液晶が収納されている側の生面上には、 保護膜 2 7が形成され、 更 に当該保護膜 2 7上には、 I T Oからなる透明電極板 2 8が形成されている。 ま た、 一対のガラス基板のうち、 バックライ ト 3側の基板である第 2のガラス基板 1 2 9の内面側、 即ち液晶が収納されている側の主面上には、 第 2の偏光フィル 夕 1 2 5が形成されており、 更に当該第 2の偏光フィルタ 1 2 5の主面上には、 保護膜 2 7が形成されている。 そして、 当該保護膜 2 7上には、 I T Oからなる 透明電極板 2 8が形成されている。

第 1の偏光フィルタ 1 2 4は、 全面に亘つて同一の偏光面を有する直線偏光フ ィル夕として構成されている。

第 2の偏光フィル夕 1 2 5は、 光変調部 1 4の 1水平ライン毎に、 互いに直交 する右上がりの直線偏光フィル夕ライン部及び左上がりの直線偏光フィルタライ ン部を交互に配置して構成してある。 第 2の偏光フィルタ 1 2 5は、 何れか一方 の右上がりの直線偏光フィル夕部若しくは左上がりの直線偏光フィル夕ライン部 が、 第 1の偏光フィル夕 1 2 4の偏光面と同じ方向となるようになされている。 この場合、 一対の配向膜間、 即ち一対の透明電極板 2 8間に電圧を印可しない ときの光変調部 1 4への透過光の状態が水平ラインにより異なる。 即ち、 ノーマ ルホワイ トモードとノーマルブラックモードとを有することとなるため、 第 1の 及び第 2の偏光フィルタ 1 2 4， 1 2 5において偏光方向が同一となる水平ライ ンでは、 光変調部 1 4の駆動条件 （駆動電圧） を通常のノーマルホワイ トモード と逆に設定し、 ノーマルブラックモードで駆動する。

ここで、 第 1の変形例では、 第 2の偏光フィルタ 1 2 5を偏光材を含有する層 により構成する。 偏光材としては、 例えばリオトロピック （濃度転移型） 液晶性 二色性分子を好適に用いることができる。 リオトロビック液晶性二色性分子は、 溶媒の残っている状態では液晶性を有しているため、 二色性分子の直下層にした がい配向する。 そして、 乾燥することにより二色性分子は、 この配向を保持した まま、 結晶又はアモルファス状態となって固定化され、 偏光素子としての機能を 発現することができるようになる。

このような液晶表示素子 1 2 3は、 次にようにして作製することができる。 まず、 観察者 1 3側の基板である第 1のガラス基板 1 2 6の内面側の主面、 即 ち液晶が収納される側の主面に保護膜 2 7を形成し、 当該保護膜 2 7上に I T〇 の透明電極板 2 8を形成する。

一方、 バックライ ト 3側の基板である第 2のガラス基板 1 2 9上の内面側の主 面、 即ち液晶が収納される側の主面に配向層用溶液を塗布する。 そして、 配向層 用光活性溶液を塗布した主面に、 1水平ライン置きに開口部を持つマスクを重ね 合わせ、 所望の偏光方向に電場べク トルを有する光を照射して配向させる。 次に、 マスクを 1水平ライン分上下方向にずらし、 基板を 9 0度回転させた状 態で同様に、 光を照射して配向層を形成する。

また、 この基板の作製法等により作製されるライン毎に偏光方向が直交する偏 光素子をマスクとして用いることにより、 非偏光の一括露光で配向処理すること ができる。

また、 必要に応じて加熱処理等を施し、 配向の固定化を行っても良い。

ここで、 配向層の素材としては、 ポリ ビニルアルコール、 ポリイ ミ ド、 ポリア クリ レート等のいわゆる高分子物質を用いることができ、 スピンコート法、 印刷 法、 キャス ト法等の公知方法にて成膜することができる。 また、 ラングミュアプ ロジェッ ト膜、 自己組織化膜等の超薄膜を用いることもできる。

また、 上記のように偏光フィル夕部を分割形成する場合には、 配向層としては. 直線偏光照射により異方性が生じ、 かつ液晶配向能を有する分子を用いることが 望ましく、 直線偏光により分子軸の配向変化が生じる光活性分子、 例えばァゾべ ンゼン、 スチルベンゼン等の分子 用いることができる。

このようにして成膜された配向層を所定の方向に配向させる方法としては、 偏 光フィル夕部が分割されている場合には上記のような光配向法を用いる。 また、 偏光フィルタ部を分割する必要のない場合にはラビング法を好適に用いることが できる。 ラビング法とは、 布等で、 高分子樹脂膜を機械的に擦る方法であり、 液 晶の配向に好適に用いられる方法である。 ここで、 所定の方向とは、 配向層によ り配向を誘起される二色性分子層が所定の偏光光学素子としての機能を発現せし むる方向である。

また、 その他の方法として、 ポリイ ミ ドのような液晶配向能を有する樹脂膜層 を設け、 一ライン毎にレジス トで被膜してラビング処理を施し、 レジス トを剥が した後、 ラビング処理の施された部分をレジス トで被膜し、 基板を 9 0度反転さ せた状態でラビング処理を施すことにより作製することもできる。

次に、 このようにして作製した配向層上にリオト口ピック液晶性二色性分子の 溶液を塗布する。 この二色性分子としては、 グレーの色素を用いても良いが、 赤 色， 緑色， 青色のリオトロピック液晶性二色性分子の溶液を印刷等によりパ夕一 ニング塗布して用いることにより、 偏光素子にカラーフィル夕機能を兼ねさせる ことが可能となり望ましい。

また、 所定の基板上に接着層を作製しておき、 上述した工程により予め別個の 基板に作製された二色性分子層に重ねて貼り合わせ、 基板を剥離することにより 作製しても良い。

次に、 二色性分子層上に保護層 2 7を形成し、 当該保護膜 2 7上に I T 0の透 明電極板 2 8を形成する。

そして、 上記の第 1のガラス基板 1 2 6 と第 2のガラス基板 1 2 9 とをそれそ れの I T 0の透明電極板 2 8同士が対向するように貼り合わせ、 液晶を注入して 封止する。 そして、 第 1のガラス基板 1 2 6の前面側の主面に、 第 1の偏光フィ ル夕 1 2 4として全面に亘つて同一の偏光面を有する直線偏光板を、 第 1の偏光 フィルタ 1 2 4の偏光面と第 2の偏光フィルタ 1 2 5の偏光面とが直交するよう に張り付けることにより所望の液晶表示素子 1 2 3が作製される。

また、 上記の配向層上に、 印刷法又は口一ルコ一夕法等によって、 赤色、 緑色、 青色のリオトロピック液晶性二色性分子溶液を順次印刷、 乾燥することでカラー フィルタ機能を兼ね備えた液晶表示素子 1 2 3を作製することもできる。

次に、 第 2の実施の形態における、 液晶表示素子 2 3の第 2の変形例を以下に 示す。 なお以下では、 液晶表示素子 2 3の第 2の変形例として、 図 2 7に示すよ うに、 液晶表示素子 2 2 3として説明する。

液晶表示素子 2 2 3は、 光透過型であり、 光変調部 1 4とこの光変調部 1 4の 観察者 1 3側に配置された第 1の偏光フィルタ 2 2 4及び光変調部 1 4のバック ライ ト 3側内面に配置された第 2の偏光フィル夕 2 2 5とを有する。 光変調部 1 4は、 一対のガラス基板内に 9 0度ねじれた液晶が収納され、 一対の配向膜間、 即ち一対の透明電極板 2 8間に電圧を印加しないときには入射光の偏光面を 9 0 度回転させて出射し、 一対の配向膜間に電圧を印可したときには入射光の偏光面 を回転させることなくそのまま出射させる。

一対のガラス基板のうち、 観察者 1 3側の基板である第 1のガラス基板 1 2 6 ' の内面側、 即ち液晶が収納されている側の主面上には、 保護膜 2 7が形成され、 更に当該保護膜 2 7上には、 I T 0からなる透明電極板 2 8が形成されている。 また、 一対のガラス基板のうち、 バックライ ト 3側の基板である第 2のガラス基 板 1 2 9 ' の内面側、 即ち液晶が収納されている側の主面上には、 第 2の偏光フ ィルタ 2 2 5が形成されており、 当該第 2の偏光フィル夕 2 2 5の主面上には、 1 / 4波長板 3 3 aが形成されている。 そして当該 1 / 4波長板 3 3 a上には、 カラ一フィルタ 3 2が形成され、 当該カラ一フィル夕 3 2上には保護膜 2 7及び I T 0からなる透明電極板 2 8が形成されている。

また、 ノ ソクライ ト 3の照射側には、 図 2 8に示すように、 右眼用偏光フィル 夕部 4及び左眼用偏光フィル夕部 5の前面、 即ち光の出射側に 1 / 4波長板 3 3 bを配してある。 これにより、 バックライ ト 3から発せられ、 右眼用偏光フィル 夕部 4及び左眼用偏光フィル夕部 5を通過したそれそれ直交する直線偏光は、 1 / 4波長板 3 3 bによりそれそれ直交する右巻き円偏光と左巻き円偏光とに変換 される。 即ち、 第 2の偏光フィルタには、 それそれ直交する右巻き円偏光と左卷 き円偏光とが入射することとなる。

ここで、 第 2の偏光フィルタ 2 2 5は、 円偏光分離材により構成されている。 そして、 円偏光分離材としては、 例えばコレステリ ック液晶を好適に用いること ができる。 コレステリック液晶は、 液晶分子の配向の螺旋方向と同じ向きの円偏 光を全反射し、 逆向きの円偏光だけを透過させる作用があるので、 バックライ ト 3が左右の眼用に、右円偏光と左円偏光に偏光されていれば、 光変調部 1 4の水平 ライン上で分別することができる。 そこで、 第 2の偏光フィルタ 2 2 5は、 1水 平ライン置きに液晶分子の配向の螺旋方向が異なるコレステリ ック液晶を交互に 配置することにより構成されている。 これにより、 第 2の偏光フィル夕 2 2 5に おいて液晶分子の配向の螺旋方向が右向きであるコレステリック液晶により形成 された水平ラインでは、 右巻き円偏光を反射するため、 左巻き円偏光のみが通過 することとなる。 また、 液晶分子の配向の螺旋方向が左向きであるコレステリ ッ ク液晶により形成された水平ラインでは、 左巻き円偏光を反射するため、 右巻き 円偏光のみが通過することとなり、 右眼用の光と左眼用に光とがコレステリ ック 液晶により分別されることとなる。 そして、 コレステリック液晶、 即ち第 2の偏 光フィル夕 2 2 5により分別されて通過した光は、 1 / 4波長板 3 3 aによりそ れそれ直交する直線偏光に変換される。 そして、 第 1の偏光フィル夕 2 2 4を、 1 / 4波長板 3 3 aを通過したそれぞれ直交する直線偏光のうちどちらか一方の 偏向角と一致した偏光面を全面に有する直線偏光フィル夕で構成することにより 上述した第 1の変形例と同様の駆動形態となる。

このような液晶表示素子 2 2 3は、 次にようにして作製することができる。 まず、 観察者 1 3側の基板である第 1のガラス基板 2 2 6の内面側の主面、 即 ち液晶が収納される側の主面に保護膜 2 7を形成し、 当該保護膜 2 7上に I T 0 等の透明電極板 2 8を形成する。

一方、 バックライ ト 3側の基板である第 2のガラス基板上 2 2 9の内面側の主 面、 即ち液晶が収納される側の主面に、 第 2の偏光フィル夕 2 2 5として光変調 部 1 4の 1水平ライン置きに右巻き若しくは左巻きのコレステリック液晶層を印 刷又はロールコート等により設け、 反射光の波長範囲が可視光域全域、 例えば波 長 4 0 0 n m〜 8 5 0 n mに均一になるように調節し、 固定化したコレステリ ヅ ク液晶層を設ける。 そして、 間の 1水平ライン分には、 左巻き若しくは右巻きの コレステリ ック液晶を設ける。 また、 上記においてコレステリ ック液晶層を設け る順序は、 逆でも良く、 また、 同時でも良い。

次に、 コレステリ ヅク液晶層上に 1 / 4波長板 3 3 aを形成し、 この 1 / 4波 長板 3 3 a上にカラーフィルタ 3 2を形成する。

次に、 カラ一フィルタ 3 2上に保護膜 2 7を形成し、 当該保護膜 2 7上に I T 0等の透明電極板 2 8を形成する。

そして、 上記の第 1のガラス基板 2 2 6と第 2のガラス基板 2 2 9 とをそれそ れの I T O等の透明電極板 2 8同士が対向するように貼り合わせ、 液晶を注入し て封止する。 そして、 第 1のガラス基板 2 2 6の前面側の主面に、 第 1の偏光フ ィルタ 2 2 4として全面に亘つて同一の偏光面を有する直線偏光板を張り付ける ことにより所望の液晶表示素子 2 2 3が作製される。

コレステリック液晶層では、 螺旋方向と逆向きの円偏光は透過し、 同じ向きの 円偏光は螺旋ピッチに応じて選択反射される。 つまり、 螺旋ピッチを調節してそ の液晶の屈折率との積に対応する波長を調節することにより、 可視域の全波長の 光を反射することができるようになり、 分離膜、 カラーフィル夕として使用する ことができる。

例えば、 コレステリ ック液晶のピッチが温度により大きく変化することを利用 してコレステリ ック液晶を形成した基板を下部より加熱して基板の上下方向にお いて温度分布を作る。 そして、 それそれに対応したマスクをすることで温度分布 を制御して所望のピッチを持たせることができる。 液晶にァクリ レート系モノマ など光重合性のコレステリック液晶を用い、 適当な濃度の重合閧始剤を混合して おく ことにより、 光照射によりピッチの状態が固定され、 選択波長透過膜が形成 される。

したがって、 カラ一フィル夕は、 上述したカラ一フィル夕 3 2のように別個に 設けても良いが、 この基板上の右巻き若しくは左巻き螺旋コレステリ 、ソク液晶ラ ィン上には、 螺旋ピッチを調節することにより左巻き若しくは右巻きの例えば赤 の光のみを選択透過させるコレステリ ヅク液晶層を設けることができる。 そして. 順次、 緑色、 青色を透過させるコレステリ ック液晶によるラインを設けることに より、 コレステリ ック液晶層でカラーフィルタの機能を兼ねることが可能となる, このような、 カラーフィルタを兼ね備えた偏光フィルタは、 例えば次にように して作製することができる。

まず、 基板上にコレステリック液晶層を設ける。 この液晶層としては、 カイラ ルネマチック液晶を用い、 右巻きと左巻き部の違いは、 カイラル成分のみとなつ ていることが好ましい。 このようなコレステリ ヅク液晶層を 1水平ライン置きに 設け、 基板の下部から上下方向に温度分布を作ることにより、 選択透過波長に分 布を持たせて、 透過光が赤色 （波長6 0 0〜7 0 0 1 111 ) となった時に、 マスク により紫外光を照射して光硬化させる。 次に、 透過光が緑色になった時に、 マス クにより紫外光を照射して光硬化させる。 同様に透過光が青色になった時に、 マ スクにより紫外光を照射して光硬化させる。 そして、 コレステリ ック液晶の前面 に 1 / 4波長板 3 3 aを設けることにより、 カラ一フィル夕 3 2の機能を兼ね備 えた偏光分離基板を作製することができる。

また、 右巻き円偏光と左巻き円偏光との分離用のコレステリ ッグ液晶層の横に、 カラーフィル夕機能を果たすコレステリ ック液晶層を形成しても良い。 即ち、 図 2 9に示すように、 まず、 第 2のガラス基板上 2 2 9に右巻き円偏光と左巻き円 偏光とを分離するための第 1のコレステリ ック液晶層 3 4を形成し、 当該第 1の コレステリ ック液晶層 3 4上に特定波長の光のみを分離するための第 2のコレス テリ ック液晶層 3 5を形成する。

第 1のコレステリ ック液晶層 3 4は、 螺旋の向きが異なるコレステリ ヅク液晶 層、 具体的には、 螺旋方向が右向きであるコレステリ ック液晶層と螺旋方向が左 向きであるコレステリック液晶層とを 1水平ライン置きに設けることにより構成 する。 したがって、 右巻き及び左巻き螺旋コレステリ ック液晶ライン上では、 そ れそれ右卷き円偏光及び左巻き円偏光は全反射し、 左巻き円偏光及び右巻き円偏 光のみが透過する。

そして、 第 2のコレステリック液晶層 3 5は、 第 1のコレステリ ック液晶層 3 4とは反対の螺旋方向を有し、 かつ特定の色の光、 即ち特定の波長の光のみを透 過させる波長選択性膜としてのコレステリ ック液晶層を形成する。 これらのコレ ステリ ック液晶層は、 上記の例と同様にして作製することができる。

したがって、 このような構成とすることにより、 第 1のコレステリ ック液晶層 3 4において、 右眼用及び左眼用の光を分別することができ、 更に第 2のコレス テリ ック液晶層 3 5において色の分別を行うことが可能となるため、 第 1及び第 2のコレステリ ヅク液晶層 3 4， 3 5のみでカラ一フィルタ 3 2の機能を兼ねた 第 2の偏光フィルタ 2 2 5を構成することができる。

ここで、 上述した第 2の実施の形態における光変調部 1 4と、 第 2の偏光フィ ル夕 2 5， 1 2 5 , 2 2 5等の画像分離手段との間隔について図 3 0を用いて説 明する。

光変調部 1 4には、 図 2 4で説明したように、 ブラックス トライブと呼ばれる 光を透過しない領域がある。 このブラックス トライプは、 図 3 0に示すように所 定の幅を有し、 この値を B _Lとする。 図 3 0中に光路を示すように、 光変調部 1 4 に対して所定の上下方向の角度 0で入射する光に対して、 光変調部 1 4の水平ラ ィンと対応しない第 2の偏光フィルタ 2 5の水平ラインから入射した光を遮蔽す る。

これにより、 光変調部 1 4と第 2の偏光フィル夕 2 5との間の間隔を D _Lとして. 予想する所定の入射角を 0とすると、 以下の式 1 を満たす間隔 D _Lであれば、 クロ ス トークを防止することができる。

D L < B L/ 2 t & η θ ■ - ' 式 1

実際に、 上述したように光変調部 1 4と第 2の偏光フィルタ 2 5等との間には、 保護膜や保護層等が設けられていることから、 D _Lはこの保護膜又は保護層の厚さ を示すこととなり、 この厚さを B _L/ 2 t a n 0より小さくすることによってブラ ヅクス トライプがクロス トークのマ一ジンとなり、 対応しない水平ライン間のク ロス トークを防止することができる。

また、 上述において説明した画像分離機能を液晶材料に近接して配置する方法 は、 上記に述べた例に限定されることはなく、 あらゆる光学系に応用可能であり、 例えば液晶画素に隣接して第 2の画像分離機構を配置し、 さらにこの第 2の画像 分離機構を配置した側においてこの第 2の画像分離機構から所定の距離だけ離間 した位置に第 1の画像分離機構を設けるといった構造にしても良い。 その結果、 観察者の頭部の自由度を大きくすることが可能となり、 観察者の頭部が上下方向 にずれた場合においてもクロス トークがない。 また、 高精度の立体映像を観賞す ることが可能となる。 また、 第 2の偏光フィルタを液晶材料に近接して作製する ことにより、 第 2の偏光フィルタを液晶表示素子の製造工程内において作製する ことができるため、 従来の外付け方式に比べて生産コス トを大幅に削減すること が可能となる。

また、 第 1の実施の形態と第 2の実施の形態を組み合わせることにより、 左右 方向及び上下方向ともに観察者の頭部の自由度を大きくすることが可能となる。 したがって、 観察者は、 メガネ等の部材を装着する必要がなく、 また、 立体視可 能領域に束縛されることないため快適に高精度の立体視映像を観賞することが可 能となる。

なお、 本発明は、 上述した例において、 観察者 1 3が立体視用のメガネを用い ることなく立体画像を鑑賞することができるようになされているが、 上述したフ ィルタをメガネとして用いる方式にも適用することができるのは言うまでもない また、 本発明に係る液晶表示装置は、 図 3 1、 図 3 2に示すように、 バックラ ィ ト 3を液晶表示素子 2 3と平行な位置ではなく、 所定の角度をなした位置に配 置し、 ミラー 3 6を用いて液晶表示素子 2 3に照射し、 このミラ一 3 6を一対の 側面部 3 7により挟持し、 不使用時には、 ミラー 3 6及び一対の側面部 3 7等を 収納ケース 3 8に折り畳んで収納する構成することにより小型化を図ることが可 能である。 これにより、 省スペース化、 また、 運搬性を向上させることが可能で ある。

具体的には、 映像を表示する際に、 図 3 2に示す状態から液晶表示素子 2 3を 引き起こし、 この液晶表示素子 2 3の各部に開閉自在に設けられたミラー 3 6及 び一対の側面部 3 7が開かれ、 一対の側面部 3 7がミラー 3 6を挟持した状態と なり、 ミラー 3 6を安定固定することができ、 液晶表示装置全体としても設置面 に安定させて設置することができる。

次に、 ノ、'ヅクライ ト 3を開き、 ノ ソクライ ト 3から平面ミラー 3 6に適切に光 を照射し、 このミラ一 3 6で反射した光がフレネルレンズ 2により集光され光変 調部 1 4を適切に照明することができるように固定する。

なお、 この場合、 使用時にミラ一 3 6を開く動きに連動してフレネルレンズ 2 が光変調部 1 4から僅かに離れる構造とすることにより、 光変調部 1 4の格子と フレネルレンズ 2の溝によるモアレを目立たなくすることが可能である。 また、 ミラ一 3 6として非球面ミラーを使用すれば、 フレネルレンズ 2を不要とするこ とも可能であり、 モアレの発生をなくすことが可能である。

また、 上述したように側面部 3 7により ミラ一 3 6を挟持する構成とすること によって、 光路中に外部から進入する光を進入させずに、 迷光の発生を抑えるこ とができる。 産業上の利用可能性 上述したように本発明を用いることにより、 観察者の頭部の動きを感知し、 観 察者の頭部の動きに合わせて立体視領域の位置を制御し、 常に観察者の眼が立体 視領域に位置するように自動補正を行う。 したがって、 観察者は、 頭部が左右方 向にずれた場合においても高精度の立体映像を観賞することが可能となる。 ' また、 本発明によれば、 画像分離機構を画素に隣接して配設することにより映 像情報がクロス トークすることが防止される。 したがって、 観察者の頭部の自由 度を大きくすることが可能となり、 観察者の頭部が上下方向にずれた場合におい ても高精度の立体映像を観賞することが可能となる。

そして、 上記を組み合わせることにより、 観察者の頭部の自由度が極めて大き く、 観察者が快適に高精度の立体映像を観賞することが可能な液晶表示装置を提 供することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 一対の透明電極板内に液晶を封入されてなる光変調手段と、 当該光変調手段 の前面側に配置された第 1の偏光フィルタと、 当該光変調手段の背面側に配 ffiさ れた第 2の偏光フィルタとを有する液晶表示素子と、

上記液晶表示素子の背面側に配置され、 互いの偏光方向が異なる右眼用偏光フ ィルタ部及び左眼用偏光フィル夕部を前而側の左右に固定配置した第 1の光源と、 上記液晶表示素子の背面側に配置され、 上記第 1の光源からの照射光を集光し て上記液晶表示素子に照射する光学手段と、

上記液晶表示素子の前面側に配置され、 観察者の頭部に光を照射する第 2の光 源と、

上記右眼用偏光フィルタ部及び左眼用偏光フィルタ部の前面側に所定の間隔を 置いてそれぞれ配置された受光素子と、

上記受光素子における受光量を処理、 比較し、 上記第 1の光源の位置を左右方 向において制御する位置制御手段とを備え、

上記光変調手段には、 上記第 1及び第 2の偏光フィル夕の透光ラインに合わせ て 1水平ライン毎に右眼用と左眼用との映像情報を交互に表示し、 上記第 1の光 源から上記右眼用偏光フィルタ部を介して照射された光が上記液晶表示素子を透 過して観察者の右眼に、 上記第 1の光源から上記左眼用偏光フィルタ部を介して 照射された光が上記液晶表示素子を透過して観察者の左眼にそれそれ独立して入 光するようにし、 かつ、 上記第 2の光源から照射されて観察者の頭部で反射した 反射光量を上記受光素子により感知することで観察者の頭部の左右方向の動きを 感知し、 それに合わせて上記位置制御手段が上記第 1の光源の位置を左右方向に 自動で移動させるように構成したことを特徴とする液晶表示装置。

2 . 上記第 1及び第 2の偏光フィルタは、 それそれ上記光変調手段の 1水平ライ ン毎に互いに直交する直線偏光フィルタライ ン部を交互に配置し、 かつ、 上記第 1及び第 2の偏光フィルタの対向する上記直線偏光フィル夕ライン部を直交する 偏光方向に構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置。

3 . 上記第 1及び第 2の偏光フィルタは、 それぞれ全面に亘つて同一の偏光方向 であるが互いに直交する直線偏光フィルタであり、 かつ、 第 2の偏光フィルタに は上記光変調手段の 1水平ライン置きに 1 / 2波長板を設けたことを特徴とする 請求の範西第 1項記載の液晶表示装置。

4 . 上記第 2の偏光フィルタは、 上記光変調手段の 1水平ライン毎に、 互いに直 交する直線偏光フィル夕ライン部を交互に配置して構成し、

上記第 1の偏光フィルタは、 上記第 2の偏光フィル夕の何れか一方の上記直線 偏光フィルタライン部と同一方向の直線偏光フィル夕により構成し、

上記第 1及び第 2の偏光フィル夕の偏光方向が同一である 1水平ラインは、 上 記光変調手段の駆動状態を逆に設定したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載 の液晶表示装置。

5 . 上記位置制御手段が、 上記右眼用偏光フィルタ部及び上記左眼用偏光フィル タ部を複数の短冊状の偏向角可変型偏光素子を配設して形成し、 互いに直交する 偏向角の境界位置を変更させることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表 示装置。

6 . 上記位置制御手段は、 第 1の光源を移動させるモー夕を備えることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置。

7 . 上記第 1の光源からの照射光を反射させ上記光変調手段に照射し、 且つ、 上 記第 2の光源からの照射光が観察者の頭部で反射しその反射光を上記受光素子へ 反射させるミラ一を備えることを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置。

8 . 上記ミラ一を両側面から挟持する一対の側面部を備えることを特徴とする請 求の範囲第 7項記載の液晶表示装置。

9 . 上記ミラ一と上記一対の側面部とが、 上記光変調手段に対して閧閉自在に接 続されており、 上記光変調手段を駆動するときに、 上記ミラーと上記一対の側面 部とが開かれ上記一対の側面部が上記ミラーを挟持するようになされていること を特徴とする請求の範囲第 8項記載の液晶表示装置。

1 0 . 光源から照射される照射光を偏光方向に応じて分離する第 1の画像分離手 段と、

一対の透明電極板内に液晶を封入されてなり、 上記第 1の画像分離手段を透過 した透過光の強度を変調する光変調手段と、 上記光変調手段を透過した透過光を偏光方向に応じて分離する第 2の画像分離 手段と、

少なく とも上記第 1の画像分離手段と上記変調手段とを挟持する一対の基板と を備えることを特徴とする液晶表示素子。

1 1 . 上記第 1の画像分離手段が、 1水平ライン毎に独立であることを特徴とす る請求の範囲第 1 0項記載の液晶表示素子。

1 2 . 上記第 1及び第 2の画像分離手段は、 それそれ全面に直って同一の偏光方 向であるが互いに直交する直線偏光フィルタであり、 且つ、 上記第 2の画像分離 手段には 1水平ライン置きに 1 / 2波長板を設けたことを特徴とする請求の範囲 第 1 0項記載の液晶表示素子。

1 3 . 上記第 1の画像分離手段は、 1水平ライン毎に互いに直交する直線偏光フ ィル夕ライン部を交互に配置して構成し、

上記第 2の画像分離手段は、 上記第 1の画像分離手段の何れか一方の上記直線 偏光フィルタ部と同一方向の直線偏光フィル夕により構成し、

上記第 1及び第 2の画像分離手段の偏光方向が一致する水平ラインは、 上記変 調手段の駆動状態を逆に設定したことを特徴とする請求の範囲第 1' 0項記載の液 晶表示素子。

1 4 . 上記第 1の画像分離手段は、 所定の方向に配向が揃えられた配向層及び当 該配向層に積層された偏光材を含有する層を備えることを特徴とする請求の範囲 第 1 3項記載の液晶表示素子。

1 5 . 上記偏光材は、 二色性分子であることを特徴とする請求の範囲第 1 4項記 載の液晶表示素子。

1 6 . 上記二色性分子は、 濃度転移型液晶であることを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の液晶表示素子。

1 7 . 上記第 1の画像分離手段は、 1水平ライン毎に互いに異なるねじれ方向を 有する円偏光分離材を有する層を交互に配置し、 当該層の前面側に 1 / 4波長板 を配置して構成し、

上記第 2の画像分離手段は、 上記第 1の画像分離手段を通過した何れか一方の 直線偏光と同一方向の直線偏光フィルタにより構成し、 上記第 1の画像分離手段を通過した直線偏光と上記第 2の画像分離手段との偏 光方向が一致する水平ラインは、 上記変調手段の駆動状態を逆に設定したことを 特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の液晶表示素子。

1 8 . 上記円偏光分離材は、 コレステリ ック液晶であることを特徴とする請求の 範囲第 1 7項記載の液晶表示素子。

1 9 . 上記光変調手段の各画素間の間隔を B _Lとし、 当該光変調手段に対して入射 する光の角度を 0とし、 当該変調手段内の各画素と上記第 1及び第 2の画像分離 手段のうち当該光変調手段に近いほうとの間隔を D _Lとして、 D _Lは、 以下の式 2 を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の液晶表示素子。

D L < B L/ 2 t Ά Ώ. Θ · · ' 式 2

2 0 . 互いに異なる偏光方向とされた左右 2つの偏光フィルタを用いた液晶表示 システムにおいて、

照明光を照射す.る光源と、

上記光源から照射される照射光を偏光方向に応じて分離する第 1の画像分離手 段と、

一対の透明電極板内に液晶を封入されてなり、 上記第 1の画像分離手段を透過 した透過光の強度を変調する光変調手段と、

上記光変調手段を透過した透過光を偏光方向に応じて分離する第 2の画像分離 手段と、

少なく とも上記第 1の画像分離手段と上記光変調手段とを挟持する一対の基板 とを有する液晶表示素子とを備えることを特徴とする液晶表示システム。