專利名稱：：立體圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及立體圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
：作為使用二維平面顯示裝置的立體圖像顯示方法，已經(jīng)有專利申請?zhí)岢隽嗽趫D像顯示面合成顯示具有多個視線方向的圖像，并能根據(jù)觀測者的視點位置選擇目視對應(yīng)的圖像的方法。作為立體圖像的顯示方法，有通過在左右眼的視點位置觀察顯示圖像的兩個圖像的兩眼式，和類似的，相對多個視點位置形成多個圖像的多眼式，還有不關(guān)注視點位置，將相對多個視線方向的圖像在圖像顯示面實施合成顯示的集成全息照相法(IP法)。作為選擇圖像的方法，已知的有通過針孔和縫隙狀部件將光學(xué)遮蔽部和開口部成組設(shè)置成陣列狀的方法、和在圖像顯示面上設(shè)置透鏡陣列或雙凸?fàn)钔哥R陣列并將透鏡的成像位置作為像素位置的方法。從顯示亮度的觀點考慮，由于遮蔽部的存在會使顯示亮度下降，圖像選擇方法最好是使用透鏡的方法。例如，圖19表示的是使用雙凸透鏡31的已有立體圖像顯示裝置的構(gòu)成形式，和對于像素19的顯示原理。在已有的構(gòu)成形式中，雙凸透鏡31的聚光作用和立體圖像顯示間的關(guān)系如圖20所示。該圖20表示出主光線32和透鏡透過光33介于雙凸透鏡31之間的關(guān)系。為了滿足用同一顯示裝置選擇地顯示二維圖像和立體圖像的要求，也有專利申請?zhí)岢隽烁鞣N選擇性顯示二維圖像和立體圖像的方法。在將透鏡陣列用于圖像選擇部件的構(gòu)成形式中，有專利申請?zhí)岢隽送ㄟ^使透鏡形成折射率可變層來轉(zhuǎn)換有無透鏡作用的選擇顯示方法(例如專利文獻(xiàn)1)。在在此，敘述了在折射率控制實現(xiàn)部件中利用電壓控制液晶取向的液晶透鏡。通過轉(zhuǎn)換有無透鏡作用的方式，在顯示二維圖像時，能以二維平面顯示裝置按本身的析象清晰度進(jìn)行圖像顯示。對于液晶透鏡的實現(xiàn)方法，有文件提出了以下幾種方案，在凸面或凹面透鏡面和基板間封入液晶材料的方法(非專利文獻(xiàn)1)、將透鏡構(gòu)造形成為菲涅耳透鏡的方法(非專利文獻(xiàn)2)、對入射面設(shè)定折射率調(diào)制的射型透鏡的方法(非專利文獻(xiàn)3)、對入射面內(nèi)和光傳播方向設(shè)定折射率調(diào)制的折射率分布型透鏡的方法(非專利文獻(xiàn)4)等。日本特開2000-102038號[非專利文獻(xiàn)1]S.Sato，J.J.App.Phys.Vol.18，No.9，(1979)P.1679-1684[非專利文獻(xiàn)2]S.Satoetal.，J.J.App.Phys.Vol.24，No.8，(1985)P.L626-L628[非專利文獻(xiàn)3]S.T.Koweletal.，App.OpticsVol.23，No.2，(1984)p.278-289[非專利文獻(xiàn)4]T.Noseetal.，LiquidCrystalsVol.5，No.5，(1989)P.1425-1433液晶透鏡由于具有雙折射性(折射率各向?qū)?，所以僅對特定的偏振光成分產(chǎn)生透鏡效果。因此，需要將焦點距離設(shè)計在規(guī)定位置處。而且需要對偏振光方向是否具有透鏡效果進(jìn)行分析和設(shè)計，由于設(shè)計的限制多，實際實施有困難，所以僅以限定的液晶動作模式是可以實現(xiàn)的。另一方面，在圖像顯示部件使用LCD(LiquidCrystalDisplay液晶顯示器)時，由于LCD通常具有視角依賴性，對顯示圖像的偏振光方向存在限制。因此，使液晶透鏡的偏振光方向和圖像顯示部件側(cè)的偏振光方向直接對應(yīng)時，在液晶透鏡的設(shè)計上出現(xiàn)困難，不對應(yīng)時，由于透鏡作用的混合又會在顯示圖像時產(chǎn)生交調(diào)失真，引起顯示等級的下降。另外，液晶的折射率各向異性高達(dá)0.2左右，因此，如果通過液晶的取向控制要控制有無透鏡效果時，必然要增加液晶層厚度，結(jié)果只能實現(xiàn)幾分之一秒的延遲應(yīng)答時間。因此，在二維圖像和立體圖像轉(zhuǎn)換時的過渡應(yīng)答期間中，存在有顯示出不希望顯示的圖像的可能性。而且，在將液晶透鏡分割成多個區(qū)域并實施混合顯示二維圖像和立體圖像時，由于液晶透鏡的電壓——取向特性緩慢，所以通過行選擇對無源矩陣型部件實施驅(qū)動困難，必須進(jìn)行僅選擇限定區(qū)域的分段型驅(qū)動，或?qū)嵤└叱杀镜挠性淳仃囆偷尿?qū)動。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的立體圖像顯示裝置，其特征是具有配置多個像素并發(fā)出具有偏振光的圖像光的圖像顯示部件；設(shè)置在上述圖像顯示部件上，并對具有第1偏振光方向的光有透鏡作用而對具有與上述第1偏振光方向不同的第2偏振光方向的光沒有透鏡作用的透鏡陣列；和設(shè)置在上述圖像顯示部件和上述透鏡陣列之間，并使上述圖像光的偏振光面旋轉(zhuǎn)的雙折射性相位調(diào)制部件。在此，上述雙折射型相位調(diào)制部件可以利用施加電壓使相位軸產(chǎn)生變化。上述雙折射性相位調(diào)制部件也可以對上述圖像顯示部件的一部分畫面變更相位軸。上述雙折射性相位調(diào)制部件還可以在上述圖像顯示部件的畫面上形成相位軸不同的多個區(qū)域。上述透鏡陣列還可以具備液晶層和挾持住上述液晶層的一對電極，通過向上述電極間施加電壓而使焦點位置產(chǎn)生變化。圖1是本發(fā)明第1實施形態(tài)的構(gòu)成圖。圖2是說明本發(fā)明第1實施形態(tài)的液晶透鏡的構(gòu)成形式和聚焦作用的剖面圖。圖3是表示本發(fā)明第1實施形態(tài)的液晶透鏡引起的立體圖像顯示時的成像特性的剖面圖。圖4是本發(fā)明第1實施形態(tài)的控制方框圖。圖5是本發(fā)明第2實施形態(tài)的構(gòu)成圖。圖6是本發(fā)明第2實施形態(tài)構(gòu)成形式的側(cè)面圖。圖7是本發(fā)明第2實施形態(tài)的控制方框圖。圖8是本發(fā)明第2實施形態(tài)中的顯示模式和電壓附加狀態(tài)及偏振光狀態(tài)間的關(guān)系圖。圖9是本發(fā)明第2實施形態(tài)中圖像顯示模式轉(zhuǎn)換時的轉(zhuǎn)換程序的示意圖。圖10是本發(fā)明第3實施形態(tài)的構(gòu)成圖。圖11是在本發(fā)明的第3實施形態(tài)中表示立體圖像顯示領(lǐng)域和液晶單元驅(qū)動狀態(tài)間的關(guān)系的正面圖。圖12是本發(fā)明第3實施形態(tài)的無源矩陣型液晶單元的構(gòu)成圖。圖13是本發(fā)明第3實施形態(tài)的控制方框圖。圖14是本發(fā)明第3實施形態(tài)的窗口畫面的一例的示意圖。圖15是在本發(fā)明第3實施形態(tài)中移動窗口顯示位置時的處理流程的示意圖。圖16是本發(fā)明第4實施形態(tài)的構(gòu)成圖。圖17是本發(fā)明第4實施形態(tài)構(gòu)成形式的側(cè)面圖。圖18是本發(fā)明第4實施形態(tài)的控制方框圖。圖19是表示利用雙凸透鏡的已有立體圖像顯示裝置構(gòu)成形式和顯示原理的示意圖。圖20是在已有的構(gòu)成形式中表示雙凸透鏡的聚光作用和立體圖像顯示間的關(guān)系的剖面圖。具體實施例方式以下，對根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本發(fā)明的構(gòu)成形式并不局限于以下所敘述的實施形態(tài)，也可以對本發(fā)明實施形態(tài)和實施例所敘述的構(gòu)成形式中的各部分實施各式各樣地組合。另外，為了說明的簡略化，對出現(xiàn)在多個圖中的同一構(gòu)件給予同一標(biāo)號。在圖中，從顯示裝置向觀測者方向是Z軸，顯示面內(nèi)的水平(左右)方向為X軸，縱向(上下)方向為Y軸。實施形態(tài)1以下，說明本發(fā)明的第1實施形式圖1是本實施形態(tài)的概要說明圖。作為本實施形態(tài)的立體圖像顯示裝置具有作為圖像顯示部件的LCD1、和在大致等于LCD1象素的整數(shù)倍的透鏡間距處具有雙凸透鏡作用的雙折射型透鏡陣列6。另外，還設(shè)置有作為無源雙折射型相位調(diào)制部件的1/2波長薄膜5。在此，將從圖像顯示部件向透鏡陣列方向的光稱為圖像光。圖像顯示部件可以是自發(fā)發(fā)光的部件，也可以是使用由背后的透過光的部件，從圖像顯示部件射出的光，總稱為圖像光。LCD1是在透明基板間挾持有液晶的液晶單元3的前后位置處設(shè)置有用偏振光板2、4挾持的構(gòu)造，可以將立體圖像或二維圖像作為顯示圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換顯示。在偏振光板2的背面?zhèn)溆斜彻夤庠?圖示省略)，顯示圖像用的光由在光出射側(cè)偏振光板4的偏振光透過軸8方向具有偏振光成分的直線偏振光9產(chǎn)生的圖像光構(gòu)成。LCD1的液晶動作模式是TN(TwistedNematic)模式，為了對稱地保持住左右方向(xz面內(nèi))的視角特性，偏振光透過軸8的方向為θ＝45°。1/2波長薄膜5是由具有雙折射性的耐熱透明樹脂(例如，降冰片烯、聚碳酸酯樹脂系光學(xué)樹脂)構(gòu)成的光透過性薄膜，作為以超前相位軸或延遲相位軸規(guī)定的相位軸方位10為θ＝22.5°。該1/2波長薄膜5使入射直線偏振光9變換為偏振光方向θ＝0°的出射光11，將直線偏振光旋轉(zhuǎn)45°。雙折射型透鏡陣列6是在平行透明基板之間，使用著對具有正的介電各向異性的液晶進(jìn)行均勻取向的液晶單元的液晶透鏡陣列。即，通過電壓附加部件7在設(shè)置于液晶單元內(nèi)的梳狀電極處附加上電壓，可以使液晶的取向狀態(tài)發(fā)生空間分布，以具有透鏡作用。在此的液晶取向方向，使分子長軸(導(dǎo)向偶極子)的方向為θ＝0°，梳狀電極的電極形狀為沿y軸方向伸長，沿x軸方向具有規(guī)定的間距。因此，電場分布在電極間相對yz面對稱，液晶的分子軸保持為θ＝0°，相對xz面內(nèi)形成有空間分布。其結(jié)果是對θ＝0°的入射偏振光方向12，在施加電壓時發(fā)生雙凸透鏡作用。即，對入射偏振光方向12，可以產(chǎn)生與設(shè)置有在y軸方向有棱線、在x軸方向有規(guī)定間距的雙凸透鏡陣列時等效的透鏡作用。在不施加電壓時，由于不會形成液晶取向的空間分布，所以透鏡作用消失。另一方面，對于θ＝90°的入射偏振光方向13，由于與液晶的取向狀態(tài)無關(guān)，折射率是常光線折射率，所以可以保持一定，即不發(fā)生透鏡作用。下面利用圖2，更詳細(xì)說明本實施形態(tài)的由液晶構(gòu)成的透鏡陣列6的構(gòu)造形式和聚光作用。在透明的平行平板透明基板3處分別設(shè)置有共用的透明電極16和梳狀電極17。在該透明基板3之間挾持著TN液晶15。在此，電壓附加方法包括有將電極16、17作為兩個端子，對交流電壓實施附加的方法、和將梳狀電極17形成偶數(shù)行、奇數(shù)行兩組，作為三個端子對交流電壓實施附加的方法。總之，通過在兩電極16、17間施加電壓來產(chǎn)生電場的空間分布，對于具有偏振光方向12的偏振光成分，可以產(chǎn)生間距為p、焦點距離為f的透鏡作用。因而，具有偏振光方向12的直線偏振光在透鏡陣列6內(nèi)，將產(chǎn)生軋跡彎曲。液晶層15的取向狀態(tài)如上面途述的那樣，由于分子長軸的方向僅相對xz面內(nèi)變化，所以對與其正交的偏振光成分13，與電壓附加狀態(tài)無關(guān)，不具有透鏡作用。因此，偏振光成分13在透鏡陣列6內(nèi)一直前進(jìn)。實際上，在電極和液晶界面間還設(shè)置有用于適當(dāng)控制電場分布的電介質(zhì)層、取向膜等，在圖2的圖示中省略了這些部件。因而，如圖3所示可知，按照使LCD1的象素19位于焦點距離f處的方式配置這樣的透鏡陣列6，對于在x軸方向有偏振光成分的直線偏振光，能構(gòu)成雙凸透鏡型的立體圖像顯示裝置。如以上說明的那樣，在圖1中，由于1/2波長薄膜的偏振光旋轉(zhuǎn)作用，作為圖像光的直線偏振光11，在液晶透鏡陣列6中能與發(fā)生透鏡作用轉(zhuǎn)換的偏振光方向12一致。透鏡陣列6的出射直線偏振光14具有θ＝0°的偏振光方向，所以可以通過電壓附加部件7的電壓附加/無附加控制進(jìn)行聚光，或原封不動、不接受調(diào)調(diào)制地透過。因而，通過與立體圖像和二維圖像的選擇狀態(tài)同步地轉(zhuǎn)換電壓附加部件7的電壓附加/無附加的方式，可以使LCD1顯示的圖像在具有最大析象清晰度的立體圖像、二維圖像間實施轉(zhuǎn)換顯示成為可能。在不使用1/2波長薄膜5時，入射到液晶透鏡6的圖像的偏振光為θ＝45°的直線偏振光9。因此，由于在液晶透鏡6中不產(chǎn)生透鏡作用的偏振光成分13包含在入射偏振光成分內(nèi)，所以在立體圖像顯示時會發(fā)生圖像多重顯示的交調(diào)失真。另一方面，將LCD1的出射偏振光方向8設(shè)為0＝0°時，LCD1的視角特性方面不好。使透鏡6傾斜，將產(chǎn)生透鏡作用的偏振光方向設(shè)為θ＝45°時，由于視差信息沿傾斜方向產(chǎn)生，不能顯示出立體圖像。這樣，作為無源的雙析射型相位調(diào)制部件的1/2波長薄膜5，能使LCD1的顯示特性最佳化，同時具有能對使用透鏡6的立體圖像和二維圖像實施沒有交調(diào)失真的良好選擇顯示的功能。在此，圖像顯示部件是以用作為利用偏振光的圖像顯示部件的LCD1為例進(jìn)行說明的，然而在不利用偏振光的圖像顯示部件，例如CRT(CathodeRayTube，布老恩管)PDP(PlasmaDisplayPanel，等離子體顯示器)、OLED(OrganicLightEmissionDiode，有機(jī)EL(ElectroLuminescence))、FED(FieldEmissionDisplay，菲爾德發(fā)射顯示器)等的顯示面處設(shè)置偏光板，也可以對顯示圖像賦予偏光性。對于透鏡陣列，也可以將方解石或石英石等具有雙折射性的光學(xué)結(jié)晶體加工成透鏡狀使用。即，折射率可變并不是必要的，也可以采用光學(xué)特性沒有動態(tài)變化的無源元件。因而，通過使液晶性介質(zhì)固化，由例如高分子液晶或在單體混合構(gòu)成液晶，以規(guī)定的取向狀態(tài)用紫外線或熱進(jìn)行聚合物化，也可以形成作為無源元件且具有多重折射性的液晶陣列。為了用液晶透鏡構(gòu)成透鏡陣列并僅在特定的入射偏振光方向產(chǎn)生透鏡作用，最好是在平行平板間封入液晶材料，呈通過施加電壓對液晶取向狀態(tài)實施空間控制的構(gòu)造形式。具體地說，可以為在入射面內(nèi)以規(guī)定的間距產(chǎn)生折射率分布的衍射型透鏡，在光傳播方向產(chǎn)生折射率分布的折射率分布透鏡，或在入射面內(nèi)和光傳播方向兩方均產(chǎn)生折射率分布的部件。為了在特定的偏振光方向產(chǎn)生雙凸透鏡作用，例如，可以使用由具有正介電各向異性的向列液晶形成的均勻取向單元，并且相對液晶的取向方向，沿垂直方向以規(guī)定間距設(shè)置梳型狀電極。這樣，可以構(gòu)成在特定的偏振光入射軸處附加有電壓時能產(chǎn)生雙凸透鏡作用，而在其他偏振光入射軸處沒有透鏡作用的透鏡。在此所說的雙凸透鏡作用是指，與對于使雙凸透鏡的棱線方向(透鏡曲率無限大的方向)與梳型狀電極方向一致地配置的場合等效的聚光作用。這樣構(gòu)造的液晶透鏡，能通過改變施加電壓來使焦點可變。不施加電壓時沒有透鏡作用，即可以通過控制施加電壓的ON/OFF，控制透鏡作用的ON/OFF。圖4是在本實施形態(tài)中用于進(jìn)行二維圖像顯示和立體圖像顯示間轉(zhuǎn)換控制的控制方框圖。觀測者對二維圖像顯示和立體圖像顯示的轉(zhuǎn)換選擇，可以通過作為諸如鍵盤、鼠標(biāo)等的開關(guān)部件的二維圖像/立體圖像顯示轉(zhuǎn)換選擇輸入部件62，傳遞給立體圖像顯示控制部件61。立體圖像顯示控制部件61由在LCD1處顯示圖像用的圖像數(shù)據(jù)組件64、備有進(jìn)行LCD1的圖像顯示控制的顯示控制器65的圖形控制器63、CPU66控制雙折射型透鏡陣列6的電壓附加部件7用的雙折射透鏡陣列控制器67構(gòu)成。接收到觀測者給出的圖像顯示模式選擇信號、而且已選擇的圖像顯示模式為立體圖像顯示時，CPU66在圖像數(shù)據(jù)組件64中存儲入立體圖像數(shù)據(jù)，對雙折射透鏡陣列控制器67發(fā)送出施加電壓ON的控制信號。雙折射透鏡陣列控制器67對電壓附加部件7設(shè)定施加電壓值、施加電壓波形、頻率的參數(shù)，并進(jìn)行控制。另一方面，通過圖形控制器63在LCD1顯示出立體圖像數(shù)據(jù)，觀測者利用電壓附加部件7附加上電壓，經(jīng)過產(chǎn)生透鏡效果的雙折射透鏡陣列6觀察立體圖像數(shù)據(jù)，所以能觀測到立體圖像。同樣，在選擇為二維圖像顯示時，CPU66經(jīng)過圖形控制器63在LCD1上顯示出二維圖像數(shù)據(jù)，對雙折射透鏡陣列控制器67發(fā)送出施加電壓OFF的控制信號，觀察者經(jīng)過無透鏡效果的雙折射透鏡陣列6，能觀察到和通常LCD相同的二維圖像數(shù)據(jù)。對于雙折射型相位調(diào)制部件，對于采用偏振光方向的旋轉(zhuǎn)角是固定的無源元件的場合，也可使用由透明的延伸薄膜形成的雙折射相位差薄薄、或方解石和石英等的雙折射性光學(xué)結(jié)晶。為了使偏光面旋轉(zhuǎn)，雙折射性相位調(diào)制部件可以為對入射波長延遲值為1/2的所謂1/2波長薄膜(1/2波長片)。使用單一的1/2波長薄膜時，相位軸配置在將偏光面的旋轉(zhuǎn)角等分為1/2的角度處，但為了能減輕波長分散并實現(xiàn)寬帶通化，也可以使用多個1/2波長薄膜或接近1/2波長條件的相位差薄膜進(jìn)行偏振光旋轉(zhuǎn)操作。例如，對于從0°向90°的偏振光旋轉(zhuǎn)操作，可以采用從光入射側(cè)為67.5°、22.5°方位配置著的兩個1/2波長薄膜等等的在先技術(shù)中已知的各種方式。為了使雙折射性相位調(diào)制部件的相位軸旋轉(zhuǎn)可變，最好在雙折射型相位調(diào)制部件處使用液晶單元。對于相位軸變化的控制，大致分為使相位軸角度變化的方法和選擇有無相位軸的方法，這些都能適用于本發(fā)明。使相位軸角度變化方法的實例，包括采用使用具有自發(fā)極化的強介電性液晶(FLCFerroelectricLiquidCrystal)材料的SSFLC(SurfaceStabilizedFerroelectricLiquidCrystal)、或使用反強介電性液晶(AFLCAnti-FerroelectricLiquidCrystal)材料的Half-V(也存在稱為TLAFThresholdLessAnti-Ferroelectricmodc的場合)等的動作模式。這兩個動作模式應(yīng)答性迅速，較理想。選擇有無相位軸的方法實例，包括作為能實現(xiàn)同樣迅速應(yīng)答速度的動作模式的使用向列液晶材料的π扭轉(zhuǎn)單元(彎曲取向單元)等等。而且，在將雙折射性相位調(diào)制部件的相位軸可變控制設(shè)為部分能選擇的矩陣型部件時，最好不采用薄膜晶體管(TFTThinFilmTransistor)等的開關(guān)元件，使用無源矩陣型，即可通過線狀電極的選擇掃描實施驅(qū)動的液晶動作模式型部件比較好。作為這樣的模式部件，可以使用由向列液晶材料形成的STN(SuperTwistedNematric)或BTN(Bi-stableTwistedNematic)模式部件。實施形態(tài)2圖5是說明第2實施形態(tài)的概略圖。和前述實施形態(tài)相同，設(shè)置有作為圖像顯示部件的LCD1、和在大致等于LCD1的象素整數(shù)倍的透鏡間距處具有雙凸透鏡作用的透鏡陣列6。和前述實施例相同的部分，省略了詳細(xì)的說明。在本實施形態(tài)中，雙折射相位調(diào)制部分使用的是具有自發(fā)極化性能的強介電性液晶單元20。采用這種方式，可以構(gòu)成能響應(yīng)立體圖像和二維圖像的顯示轉(zhuǎn)換，對相位軸方位實施切換的有源元件。強介電性液晶單元20是一種將強介電性液晶封入在一對基板間的部件。在基板上分別設(shè)有電極，以便能在強介電性液晶上施加電壓。強介電性液晶單元20有自發(fā)極化性能，通過適當(dāng)設(shè)計液晶材料、元件間隙，能形成為1/2波長板。圖6是表示本實施形態(tài)構(gòu)成的側(cè)面圖。強介電性液晶單元20在透明基板37內(nèi)，通過共用透明電極38挾持著強介電性液晶39，利用與共用透明電極38連接著的電壓附加部件21，可以將電壓附加在強介電性液晶上，由此使取向產(chǎn)生變化，使相位軸方位產(chǎn)生轉(zhuǎn)換。雙折射透鏡和實施形態(tài)1相同，經(jīng)過強介電性液晶單元20將焦點距離f設(shè)定在象素19上。位于強介電性液晶單元20對面?zhèn)鹊幕?和強介電性液晶單元20的基板38是可共用型基板。利用電壓附加部件21進(jìn)行施加電壓的極性轉(zhuǎn)換，可以將相位軸控制在第1相位軸方位θ＝22.5°(圖中符號22)、第2相位軸方位θ＝67.5°(圖中符號23)這兩種狀態(tài)下。液晶材料具有自發(fā)極化性能，由于單元可實現(xiàn)間隙薄，與液晶透鏡的延遲應(yīng)答時間相比，強介電性液晶單元20可實現(xiàn)1ms以下的高速應(yīng)答。因此，在轉(zhuǎn)換相位軸時，可通過電壓附加部件21的極性轉(zhuǎn)換進(jìn)行瞬時轉(zhuǎn)換。當(dāng)LCD1的圖像光是θ＝45°的直線偏振光9時如沿第1相位軸方位23控制強介電性液晶單元20，由強介電性液晶單元20出射的直線偏振光24的方向為θ＝0°。另一方面，如控制在第2相位軸方位23時，則由強介電性液晶單元20出射的直線偏振光24的方向為θ＝90°。因而，在第1相位軸方位22控制強介電性液晶20時，透鏡陣列6具有作為透鏡使用的功能。處于可實施立體圖像顯示的模式。另一方面，將其控制在第2相位軸方位23時，透鏡陣列6不具有透鏡的功能，不能顯示出立體圖像。即，處于二維圖像顯示模式。圖7是本實施形態(tài)進(jìn)行二維圖像/立體圖像顯示的轉(zhuǎn)換控制的控制方框圖。對強介電性液晶單元20和雙折射透鏡陣列6實施電壓附加控制的二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換控制部件69，由強介電性液晶單元控制器70和雙折射型透鏡陣列控制器67構(gòu)成，并可以各自獨立地對電壓附加部件進(jìn)行電壓附加控制。在本實施形態(tài)中，在透鏡陣列6采用液晶時，在透鏡陣列6上附加穩(wěn)定的電壓，就能維持雙折射透鏡特性，按照與圖像顯示部件的立體圖像和二維圖像的選擇顯示同步的方式來選擇電壓附加部件21的極性，可以使透鏡陣列6起到作為透鏡使用的作用，或不起作用。因而，能使觀測者看不到液晶透鏡的過渡應(yīng)答期間中發(fā)生的不希望出現(xiàn)的顯示特性，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換顯示。在連續(xù)長期間顯示二維圖像時，從減少消耗電力的觀點考慮，和前述實施形態(tài)相同，也可以使透鏡陣列6處于不施加電壓狀態(tài)。在液晶透鏡的應(yīng)答結(jié)束以后，強介電性液晶單元20沒有記憶性，所以即使不向強介電性液晶單元20施加施加電壓，也不會產(chǎn)生問題。圖8是表示在連續(xù)長時間顯示二維圖像的二維圖像顯示模式40、和使用強介電性液晶單元20的相位軸方位轉(zhuǎn)換二維圖像和立體圖像的二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換顯示模式41下的二維圖像顯示時42、立體圖像顯示時43，電壓附加部件和出射直線偏振光狀態(tài)的匯總表。對于二維圖像顯示模式40，強介電性液晶單元20的電壓附加部件21、雙折射透鏡陣列6的電壓附加部件7中的任一個，處于施加電壓無附加(OFF)狀態(tài)。雙折射透鏡陣列6沒有透鏡效果，強介電性液晶的取向狀態(tài)也呈任意狀態(tài)。另一方面，對于二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換顯示模式41，由于通過雙折射透鏡陣列6的電壓附加部件7附加有電壓，所以對θ＝0°方向的直線偏振光會產(chǎn)生透鏡效果，通過向強介電性液晶單元20附加的電壓極性，可以通過選擇入射到雙折射透鏡陣列6的直線偏振光方位來決定有無透鏡效果。二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換顯示模式41中的二維圖像顯示和立體圖像顯示間的轉(zhuǎn)換，其強介電性液晶單元20的應(yīng)答是高速的，看不到過渡應(yīng)答期間中的不希望出現(xiàn)的顯示，但從二維圖像顯示模式40向二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換顯示模式41的轉(zhuǎn)換，或相反方向的轉(zhuǎn)換，應(yīng)答比較慢，隨著雙折射透鏡陣列的取向變化，為了使不希望出現(xiàn)的顯示看不到，最好按規(guī)定程序?qū)嵤┠Ｊ降霓D(zhuǎn)換操作。圖9是上述圖像顯示模式轉(zhuǎn)換時的電壓附加程序的示意圖。由觀測者從二維圖像顯示模式40到二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換顯示模式41進(jìn)行模式選擇時，可通過電壓附加部件21使強介電性液晶單元20，從無施加電壓(OFF)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換至附加有實施二維圖像顯示時需要附加的正極性電壓+V。在強介電性液晶單元20的應(yīng)答完全結(jié)束的置位期間56后，再通過電壓附加部件7在雙折射透鏡陣列6處施加電壓。雙折射透鏡陣列6在過渡應(yīng)答期間57中，對θ＝0°方向的直線偏振光慢慢產(chǎn)生透鏡效果，但強介電性液晶單元20由于選擇的是二維圖像顯示，所以觀察圖像無變化。在雙折射透鏡陣列6的應(yīng)答結(jié)束后可轉(zhuǎn)換選擇二維圖像/立體圖像，并可通過向強介電性液晶單元20附加的電壓極性來選擇顯示模式。從二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換顯示模式41向二維圖像顯示模式40實施模式變更選擇時，可以按照與上述相反的順序，首先使強介電性液晶單元20處于二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換顯示模式41中的二維圖像顯示，然后將雙折射透鏡陣列6處的施加電壓轉(zhuǎn)移到無附加狀態(tài)。在雙折射透鏡陣列6的透鏡效果完全消失的過渡應(yīng)答期間60后，再使強介電性液晶單元20的施加電壓處于無附加狀態(tài)。通過該程序，觀察者可以按照看不到不希望出現(xiàn)的顯示的方式連續(xù)觀察二維圖像。而且，也可以和前述實施形態(tài)相同，不使用液晶構(gòu)造透鏡陣列6。實施形態(tài)3圖10是說明本發(fā)明第3實施形態(tài)的概略圖。圖11是本實施例的雙折射相位調(diào)制部件的平面圖。在本實施形態(tài)中，其特征是雙折射相位調(diào)制部件為可矩陣驅(qū)動的液晶單元25。和前述實施形態(tài)相同，可以設(shè)置有作為圖像顯示部件的LCD1和在大致等于LCD1象素的整數(shù)倍的透鏡間距處具有雙凸透鏡作用的透鏡陣列6，對于和前述實施例相同的部分，省略了詳細(xì)說明。在本實施形態(tài)中，為了說明簡單，是以LCD1的圖像光的偏振光方向4為θ＝0°的場合為例進(jìn)行說明的。這樣的偏光板配置在VA(VerticallyAlign)、IPS(In-PlainSwitching)模式等下，在使用時不會對視角特性產(chǎn)生不良影響。液晶單元25是在一對基板間密封有液晶的部件，在兩基板上還設(shè)置有對液晶施加電壓用的電極。該液晶單元25形成為能矩陣驅(qū)動的電極構(gòu)成形式。在此，所謂矩陣驅(qū)動如圖11所示，是在液晶單元25的面上分割出多個區(qū)域30，并在所希望的區(qū)域30處施加電壓的驅(qū)動方法。作為可實施矩陣驅(qū)動的電極構(gòu)造，可以采用通常液晶顯示裝置所用的TFT驅(qū)動組件，或使梳狀電極正交并附加規(guī)定電壓脈沖的無源矩陣驅(qū)動組件等。作為能矩陣驅(qū)動的液晶單元25的一例，可以為如圖12表示的，使用無源矩陣型的STN模式液晶單元時的液晶單元組件。在相對側(cè)形成有梳狀透明電極82的透明基板80間，挾持著STN模式的液晶81。還備有LCD驅(qū)動器作為電壓附加部件27，以便通過在梳狀透明電極82上施加電壓脈沖的方式在任意區(qū)域30處附加上所希望的電壓。圖13是控制本實施形態(tài)的顯示模式的控制方框圖，二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換控制部件69具有對位于液晶單元25的希望位置處的窗口實施顯示。控制用的圖形控制器71，從而可以與LCD1側(cè)的圖形控制器63的圖像數(shù)據(jù)組件64內(nèi)部分保存著的立體圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)，按照相同的顯示位置、尺寸，對液晶單元25的窗口顯示進(jìn)行控制。在該實施形態(tài)中，在液晶上附加有電壓的區(qū)域29處可以使相位軸無效應(yīng)，入射光的偏光方向無變化，仍原樣透過。在不施加電壓的區(qū)域，使入射光的偏光方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，根據(jù)使用的液晶種類、模式的不同，也可以使附加有電壓的區(qū)域使入射光的偏光方向旋轉(zhuǎn)，而在其他區(qū)域不使偏光方向旋轉(zhuǎn)。在液晶單元25內(nèi)的區(qū)域29處，可以使偏振光成分不變化地使光透過，所以圖像光仍舊以直線偏振光9(θ＝0°)的形式透過液晶單元25。從液晶單元25出射的直線偏振光28保持θ＝0°的方位，入射至透鏡陣列6。因而，對于區(qū)域29，透鏡陣列6產(chǎn)生透鏡作用。另一方面，在無施加電壓的區(qū)域，相位軸26為θ＝45°，從液晶單元25出射的偏振光方向為θ＝90°，透鏡陣列6不產(chǎn)生透鏡作用。如以上說明的那樣，在顯示部件1和透鏡陣列6之間，設(shè)置有能滿足1/2波長條件的矩陣驅(qū)動型液晶單元25，通過用電壓附加部件27在液晶單元25的一部分區(qū)域29處施加電壓的方式，能容易地在一幅圖像上混合顯示出立體圖像和二維圖像。例如在圖11中，在顯示二維圖像的區(qū)域內(nèi)設(shè)置電壓附加區(qū)域29作為窗口，就能在窗口內(nèi)顯示出立體圖像，即使用鼠標(biāo)進(jìn)行窗口的移動操作，通過與操作同步地移動電壓附加區(qū)域29的方式，能在任意位置顯示出立體圖像。圖14是表示在利用窗口部分顯示立體圖像時的窗口圖像構(gòu)成的一例的示意圖。區(qū)域29是顯示圖像用的區(qū)域，在選擇為立體圖像顯示時，區(qū)域29處顯示的是立體圖像。位于區(qū)域29外側(cè)的區(qū)域83可通過二維圖像顯示形成高精度顯示，并可將操作窗口用的窗口控制桿和選擇區(qū)域29為二維圖像顯示和立體圖像顯示用的控制按鈕84，與操作窗口開關(guān)用的通常備有的控制按鈕等一起配置在窗口控制桿區(qū)域處。在此，區(qū)域29的水平顯示尺寸W最好是雙折射型透鏡陣列6的間距P的整數(shù)倍，垂直顯示尺寸H最好是液晶單元25的單位區(qū)域30沿垂直方向尺寸的整數(shù)倍，在進(jìn)行移動或放大等操作時，可按照符合這些條件的方式進(jìn)行處理。圖15是進(jìn)行立體圖像顯示中的窗口顯示位置變更時所希望的顯示程序的一例。觀察者點擊選擇窗口的控制桿時，作為移動準(zhǔn)備的處理，為通過顯示出預(yù)先決定的圖形圖像等方式不對立體圖像實施顯示，然后將顯示模式轉(zhuǎn)換成二維圖像顯示。在顯示模式轉(zhuǎn)換后，也可以確認(rèn)是否存在與已顯示的立體圖像對應(yīng)的二維圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示二維圖像所需的處理85。通過這種移動前轉(zhuǎn)換至二維圖像顯示的處理，就不必要在窗口移動作業(yè)中附著顯示位置的變更逐一進(jìn)行立體圖像顯示的更新，即使采用STN模式那樣應(yīng)答不比較快的液晶顯示模式，也不會看到因立體圖像數(shù)據(jù)和窗口顯示位置不一致(應(yīng)答延遲)等引起的不希望出現(xiàn)的顯示。在觀察者的窗口移動作業(yè)結(jié)束后，處于，圖像非顯示狀態(tài)，在轉(zhuǎn)換至立體圖像顯示模式作業(yè)后，可進(jìn)行立體圖像顯示。實施形態(tài)4圖16是第4實施形態(tài)的說明圖。在本實施形態(tài)中，其特征是在第1實施形態(tài)的構(gòu)成中附加有1/2波長薄膜5B和液晶透鏡6B，使雙折射相位調(diào)制部件和透鏡陣列形成兩級結(jié)構(gòu)，由此形成沿縱向具有視差的立體圖像顯示裝置。和前述實施形態(tài)相同，設(shè)置有作為圖像顯示部件的LCD1、和在大致等于LCD1象素整數(shù)倍的透鏡間距處具有雙凸透鏡作用的透鏡陣列6A。對于和前述實施形態(tài)相同的部分，省略了詳細(xì)的說明。在LCD1和透鏡陣列，6A之間，還設(shè)有雙折射相位調(diào)制部件5A。附加的透鏡陣列6B呈與透鏡陣列6A旋轉(zhuǎn)90°的構(gòu)造形式，在附加上電壓時，對θ＝90°的偏振光方向12B有沿圖像上下方向的雙凸透鏡作用。透鏡的焦點位置與透鏡陣列6A相同，設(shè)定在位于LCD1的圖像部位置處。附加的雙折射相位調(diào)制部件5B的相位軸方位10B為θ＝45°的方位，所以可以使透鏡陣列6A的出射光的偏振光方向θ＝0°旋轉(zhuǎn)90°，再入射到透鏡陣列6B。采用這種構(gòu)成形式，可以使入射到透鏡陣列6B的光在透鏡陣列6B處受到透鏡作用。圖17表示本實施形態(tài)構(gòu)成的側(cè)面圖。產(chǎn)生縱向視差的雙折射透鏡陣列6A和產(chǎn)生橫向視差的雙折射透鏡陣列6B的焦點距離fA、fB，可以按照與前述實施形態(tài)相同的方式，按焦點位于LCD1的象素19上的方式實施設(shè)定。由于兩個雙折射型透鏡陣列的透鏡效果，是沿畫面橫向方向和縱向方向這兩個正交方向產(chǎn)生的，所以可以按照與彼此透鏡狀態(tài)無關(guān)的方式，獨立地對焦點距離實施設(shè)定。采用這種兩級構(gòu)造形式，不僅能選擇顯示立體圖像和二維圖像，而且通過對各個液晶透鏡6A、6B獨立地實施施加電壓的控制，還能在立體圖像顯示時自由附加橫向視差和縱向視差。而且，通過將各液晶透鏡中的梳狀電極分成幾組實施獨立控制的方式，還可以在實施立體圖像顯示時設(shè)定出若干個視差數(shù)。例如，由于橫向視差數(shù)×縱向視差數(shù)能按16×6、32×3等多個條件實施設(shè)定，所以能按照顯示內(nèi)容、觀察條件對最佳的立體圖像顯示條件實施設(shè)定。圖18為表示本實施形態(tài)的控制方框圖?？刂齐p折射透鏡陣列6A、6B用的二維圖像/立體圖像轉(zhuǎn)換控制部件69，由獨立控制各個透鏡陣列的雙折射型透鏡陣列控制器67A、68B構(gòu)成。在圖形控制器63的圖像數(shù)據(jù)組件64中，保存有與顯示模式對應(yīng)的二維圖像、具有規(guī)定視差數(shù)的立體圖像數(shù)據(jù)，并可以在LCD1上實施顯示。綜上所述，使用本發(fā)明的實施形態(tài)，就可以轉(zhuǎn)換顯示二維圖像和立體圖像，即能提供與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯示等級高，能高速轉(zhuǎn)換，且在任意選擇區(qū)域都可以對二維圖像和立體圖像實施混合顯示的立體圖像顯示裝置。權(quán)利要求1.一種立體圖像顯示裝置，其特征是具有配置多個象素并發(fā)出具有偏振光的圖像光的圖像顯示部件；設(shè)置在上述圖像顯示部件上、對具有第1偏振光方向的光起透鏡作用、對具有與上述第1偏振光方向不同的第2偏振光方向的光不起透鏡作用的透鏡陣列；和設(shè)置在上述圖像顯示部件上述透鏡陣列之間，使上述圖像光的偏振光面旋轉(zhuǎn)的雙折射性相位調(diào)制部件。2.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示裝置，其特征是上述雙折射性相位調(diào)制部件利用施加電壓使相位軸變化。3.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示裝置，其特征是上述雙折射性相位調(diào)制部件可對上述圖像顯示部件的一部分畫面改變相位軸。4.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示裝置，其特征是上述雙折射性相位調(diào)制部件能在上述圖像顯示部件的畫面上形成相位軸不同的多個區(qū)域。5.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示裝置，其特征是上述透鏡陣列具有液晶層和挾持著上述液晶層的一對電極，通過在上述電極之間施加電壓來使焦點位置變化。全文摘要本發(fā)明提供一種可轉(zhuǎn)換顯示二維圖像和立體圖像的立體圖像顯示裝置。該裝置可以設(shè)置顯示具有偏振光的立體圖像信息或二維圖像信息用的圖像顯示部件，位于雙折射型透鏡之間的雙折射相位調(diào)制部件，從而可以進(jìn)行偏振光面旋轉(zhuǎn)操作。文檔編號H04N13/00GK1525243SQ20041003306公開日2004年9月1日申請日期2004年2月6日優(yōu)先權(quán)日2003年2月6日發(fā)明者平和樹,平山雄三,最首達(dá)夫,福島理惠子,高木亞矢子,三,夫,惠子,矢子申請人:株式會社東芝