特許 5852124 立体ディスプレイシステムと、そのシステムに使用されるメガネおよびそのディスプレイ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5852124

(24)【登録日】2015年12月11日

(45)【発行日】2016年2月3日

(54)【発明の名称】立体ディスプレイシステムと、そのシステムに使用されるメガネおよびそのディスプレイ方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/26 20060101AFI20160114BHJP

   H04N 13/04 20060101ALI20160114BHJP

   G03B 35/26 20060101ALI20160114BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/26

   H04N13/04

   G03B35/26

【請求項の数】15

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2013-534828(P2013-534828)

(86)(22)【出願日】2011年10月24日

(65)【公表番号】特表2014-500974(P2014-500974A)

(43)【公表日】2014年1月16日

(86)【国際出願番号】KR2011007941

(87)【国際公開番号】WO2012053874

(87)【国際公開日】20120426

【審査請求日】2014年10月22日

(31)【優先権主張番号】61/405,775

(32)【優先日】2010年10月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503447036

【氏名又は名称】サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】シェスタク，セルゲイ

(72)【発明者】

【氏名】キム，デ−シク

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００９７０２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１８９８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２７９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１９１８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３０１０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２４５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０２／０９１０７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１２９８９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／２２ − ２７／２６

Ｈ０４Ｎ １３／００ − １７／０６

Ｇ０３Ｂ ３５／００ − ３７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左眼イメージの光を第１偏光方向に発散する第１ピクセルエリメントおよび右眼イメージの光を第２偏光方向に発散する第２ピクセルエリメントが交互に配置されたディスプレイ装置と、
左眼フィルタおよび右眼フィルタを備えたメガネと
を含み、
前記メガネは、
前記左眼イメージの光と前記右眼イメージの光とを分離するように、互いに異なる偏光方向の光を透過させる第１および第２偏光器と、
前記第１および第２偏光器を透過した光の屈折状態を各々調整し、ピクセルの可視位置をシフトさせる第１および第２複屈折部と、
前記第１および第２複屈折部の状態をスイッチングする第１および第２偏光スイッチと、
前記ディスプレイ装置の動作に連動して前記第１および第２偏光スイッチを制御する制御部と
を含むことを特徴とする立体ディスプレイシステム。

【請求項2】

前記第１および第２複屈折部は、
複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された厚さの少なくとも一つの扁形並列板（ｐｌａｎｏ−ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の立体ディスプレイシステム。

【請求項3】

前記第１および第２複屈折部は、
複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された角度の少なくとも一つのウェッジ（ｗｅｄｇｅ）、または、少なくとも一つのロションプリズム（Ｒｏｃｈｏｎ ｐｒｉｓｍ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の立体ディスプレイシステム。

【請求項4】

前記ディスプレイ装置は、
ディスプレイパネルと、
予め設定された構造からなり、偏光方向を変更する偏光変形パネル（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｐａｎａｌ）と
を含み、
前記偏光変形パネルは、
リターダパターン（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｒｅｔａｒｄｅｒ）、パターン化された偏光器（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）、チェッカボード構造（ｃｈｅｃｋｅｒ ｂｏａｒｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）および４５度回転されてダイヤモンド状を有するチェッカボード構造のうち、いずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の立体ディスプレイシステム。

【請求項5】

互いに異なる偏光方向の光を透過させる第１および第２偏光器は、それぞれ前記左眼フィルタおよび前記右眼フィルタの側に配置され、
前記第１および第２偏光器を透過する光の偏光方向を各々調整する第１および第２偏光スイッチは、それぞれ前記左眼フィルタおよび前記右眼フィルタの側に配置され、
前記第１および第２偏光スイッチを透過する各光を偏光方向に応じて屈折または透過させる第１および第２複屈折部は、それぞれ前記左眼フィルタおよび前記右眼フィルタの側に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の立体ディスプレイシステム。

【請求項6】

前記第１および第２偏光スイッチは、
電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を各々含むことを特徴とする請求項５に記載の立体ディスプレイシステム。

【請求項7】

前記第１および第２偏光スイッチは、
左眼および右眼に対して共通して使用される電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含むことを特徴とする請求項５に記載の立体ディスプレイシステム。

【請求項8】

前記第１および第２偏光スイッチは、
左眼および右眼に対して共通して使用される電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含み、
前記リターダは共通電極および二つの個別電極を含むことを特徴とする請求項５に記載の立体ディスプレイシステム。

【請求項9】

左眼グラスおよび右眼グラスを具備したメガネを用いる立体ディスプレイシステムのディスプレイ方法において、
左眼イメージおよび右眼イメージが交互に配置された第１フレームおよび第２フレームを生成し、前記左眼グラスおよび前記右眼グラスで光が屈折または透過するように、前記左眼グラスの第１偏光器に対応する第１偏光スイッチと前記右眼グラスの第２偏光器に対応する第２偏光スイッチとを、前記第１および第２フレームのディスプレイタイミングに応じて制御し、前記第１フレームおよび第２フレームを順次にディスプレイするステップ
を有し、前記ステップにおいて、前記第１および第２偏光器を透過した光の屈折状態を各々調整し、ピクセルの可視位置をシフトさせながら、前記第１および第２フレームの各々に含まれた左眼イメージの光をユーザの左眼に案内し、前記第１および第２フレームの各々に含まれた右眼イメージの光をユーザの右眼に案内する、ディスプレイ方法。

【請求項10】

立体イメージを視聴するためのメガネにおいて、
互いに異なる偏光方向の光を透過させる第１および第２偏光器と、
前記第１および第２偏光器を透過した光の屈折状態を各々調整し、ピクセルの可視位置をシフトさせる第１および第２複屈折部と、
前記第１および第２複屈折部の状態をスイッチングする第１および第２偏光スイッチと、
ディスプレイ装置の動作に連動して前記第１および第２偏光スイッチを制御する制御部と
を含むメガネ。

【請求項11】

前記第１および第２複屈折部の各々は、
複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された厚さの少なくとも一つの扁形並列板（ｐｌａｎｏ−ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）を含むことを特徴とする請求項１０に記載のメガネ。

【請求項12】

前記第１および第２複屈折部の各々は、
複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された角度のウェッジ（ｗｅｄｇｅ）、または、少なくとも一つのロションプリズム（Ｒｏｃｈｏｎ ｐｒｉｓｍ）を含むことを特徴とする請求項１０に記載のメガネ。

【請求項13】

前記第１および第２偏光スイッチは、
電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を各々含むことを特徴とする請求項１０に記載のメガネ。

【請求項14】

前記第１および第２偏光スイッチは、
左眼および右眼に対して共通して使用される電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含むことを特徴とする請求項１０に記載のメガネ。

【請求項15】

前記第１および第２偏光スイッチは、
左眼および右眼に対して共通して使用される電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含み、前記リターダは共通電極および二つの個別電極を含むことを特徴とする請求項１０に記載のメガネ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立体ディスプレイシステムと、そのシステムに使用されるメガネおよびそのディスプレイ方法に関し、より詳細には、解像度を維持しつつ立体イメージをディスプレイできる立体ディスプレイシステムと、そのシステムに使用されるメガネおよびそのディスプレイ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子技術の発達により、多様な電子機器が開発および普及されている。特に、普通の家庭で最も多く使用されている家電製品の一つであるテレビのようなディスプレイ装置は、ここ数年で急ピッチで発展している。

【0003】

ディスプレイ装置の性能が高級化するにつれ、ディスプレイ装置でディスプレイするコンテンツの種類も多様化している。特に、最近では、３Ｄコンテンツまで視聴することができる立体ディスプレイシステムが開発され、普及されている。

【0004】

立体ディスプレイシステムは、大きく、メガネをかけずに視聴可能な非メガネ式システムと、メガネを着用して視聴しなければならないメガネ式システムとに分類することができる。非メガネ式システムは、メガネがなくとも３Ｄイメージを視聴することができるという長所があるが、イメージの品質が落ち、視聴者の位置に応じて立体感が異なる等の問題点がある。それにより、現在は、メガネ式システムが一般的に使用されている。

【0005】

メガネ式システムは、メガネの種類に応じて、更に、偏光方式およびシャッタグラス方式に区分される。

【0006】

偏光方式とは、左眼グラスの偏光方向と右眼グラスの偏光方向とを互いに異なるように実現し、左眼イメージおよび右眼イメージの偏光方向も互いに異なるように実現し、左眼イメージは左眼グラスを通じてユーザの左眼に認識され、右眼イメージは右眼グラスを通じてユーザの右眼に認識されるようにする方式である。ユーザは、左眼イメージおよび右眼イメージの間のディスパリティによって立体感を感じることができるようになる。

【0007】

図１は、従来の偏光方式のシステムの構成および動作を説明するための図である。図１に示すように、イメージパネル１１は、行および列方向に並んでいる複数のセルで構成される。イメージパネル１１は、左眼イメージおよび右眼イメージが組み合わせられた一つのフレームを出力する。イメージパネル１１の各セルは、フレーム内の各ピクセルを表示する、イメージパネルの奇数列１２は、第１方向（図１の場合、垂直方向）に偏光された光を出力し、偶数列１３は、第２方向（図１の場合、水平方向）に偏光された光を出力する。奇数列には左眼イメージが表示され、偶数列には右眼イメージが表示される。

【0008】

視聴者は、水平方向に偏光された光および垂直方向に偏光された光を各々透過させる複数のフィルタ１４、１５を含むメガネを着用しなければならない。それにより、左眼には垂直偏光された奇数列のイメージ、すなわち左眼イメージが認識され、右眼には水平偏光された偶数列のイメージ、すなわち右眼イメージが認識される。それにより、左眼イメージおよび右眼イメージ間のディスパリティによって立体感を感じられるようになる。

【0009】

しかし、図１の偏光方式では、左眼イメージの半分および右眼イメージの半分が、ユーザに認識される。よって、解像度が半分に低下するため、画質が落ちるという問題点がある。

【0010】

一方、シャッタグラス方式とは、左眼イメージおよび右眼イメージを交互に出力しながら、その出力タイミングに同期させ、メガネの左眼グラスおよび右眼グラスを交互にターンオンさせる方式である。

【0011】

図２は、シャッタグラス方式の立体ディスプレイシステムの構成を示す図である。図２に示すように、ディスプレイパネル２１は、左眼イメージおよび右眼イメージを交互にディスプレイする。そして、送信機２８を用いて同期信号を出力する。

【0012】

ユーザは、左眼グラスおよび右眼グラスを含むメガネを着用し、ディスプレイパネル２１を視聴しなければならない。左眼グラスには左眼フィルタ２２が具備され、右眼グラスには右眼フィルタ２３が具備される。

【0013】

左眼フィルタ２２および右眼フィルタ２３は、各々二つの偏光器２５、２６と、偏光スイッチ２４、２９を含む。偏光スイッチ２４、２９は液晶のようなセルを含んでよい。

【0014】

メガネに具備された制御部２７は、送信機２８から出力される同期信号に応じて左眼フィルタおよび右眼フィルタを制御する。具体的には、制御部２７は、偏光スイッチ２４、２９に電気信号を印加して左眼フィルタ２２および右眼フィルタ２３の偏光状態を選択的にスイッチングすることができる。すなわち、制御部２７は、左眼イメージが表示される際は、左眼グラスをオープンさせて右眼グラスは遮断し、右眼イメージが表示される際は、右眼グラスをオープンさせて左眼グラスは遮断させる。それにより、ユーザの左眼には左眼イメージが認識され、右眼には右眼イメージが認識され、立体感を感じることができるようになる。

【0015】

しかし、シャッタグラス方式の立体ディスプレイシステムは、遅い応答速度およびイメージリフレッシュ等によって、干渉を生じるおそれがあるという問題点があった。それにより、右眼イメージの一部が左眼にも認識され、左眼イメージの一部が右眼にも認識され、ユーザが眩暈を感じる可能性があるという問題点があった。

【0016】

それにより、干渉を軽減しつつ、原解像度を維持することができる方法に対する工夫が必要になった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、イメージ間の干渉が少なく、フル解像度の３Ｄイメージを視聴できるディスプレイシステムと、そのシステムに使用されるメガネおよびそのディスプレイ方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0018】

以上のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係る立体ディスプレイシステムは、左眼イメージの光を第１偏光方向に発散する第１ピクセルエリメントおよび右眼イメージの光を第２偏光方向に発散する第２ピクセルエリメントが交互に配置されたディスプレイ装置と、左眼フィルタおよび右眼フィルタを備えたメガネとを含む。

【0019】

前記メガネは、前記左眼イメージの光と前記右眼イメージの光とを分離させる偏光器と、光の偏光方向をスイッチングする偏光スイッチと、前記偏光スイッチによってスイッチングされた光の偏光状態に応じて、ピクセルの可視位置をシフトさせる複屈折部と、前記ディスプレイ装置の動作に連動して前記偏光スイッチを制御する制御部とを含む。

【0020】

ここで、前記複屈折部は、複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された厚さの少なくとも一つの扁形並列板（ｐｌａｎｏ−ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）を含んでよい。

【0021】

または、前記複屈折部は、複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された角度のウェッジ（ｗｅｄｇｅ）を含んでよい。

【0022】

または、前記複屈折部は、一つ以上の工学ウェッジの組み合わせを含み、前記組み合わせのうち少なくとも一つの光学ウェッジは、複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなってよい。

【0023】

なお、前記複屈折部は、少なくとも一つのロションプリズム（Ｒｏｃｈｏｎ ｐｒｉｓｍ）を含んでよい。

【0024】

一方、前記ディスプレイ装置は、ディスプレイパネルと、予め設定された構造からなり、偏光方向を変更する偏光変形パネル（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｐａｎａｌ）とを含んでよい。

【0025】

ここで、前記偏光変形パネルは、リターダパターン（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含んでよい。

【0026】

または、前記偏光変形パネルは、パターン化された偏光器（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を含んでよい。

【0027】

または、前記偏光変形パネルは、水平方向に伸長されたラインが均一に分布される構造を有してよい。

【0028】

または、前記偏光変形パネルは、垂直方向に伸長されたラインが均一に分布される構造を有してよい。

【0029】

または、前記偏光変形パネルは、チェッカボード構造（ｃｈｅｃｋｅｒ ｂｏａｒｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有してよい。

【0030】

または、前記偏光変形パネルは、４５度回転されてダイヤモンド状を有するチェッカボード構造を有してよい。

【0031】

一方、前記ディスプレイパネルは、ブラックフレーム挿入動作を行ってよい。

【0032】

または、前記ディスプレイパネルは、バックライトスキャニング動作を行ってよい。

【0033】

そして、前記偏光器は、前記左眼フィルタおよび前記右眼フィルタに各々具備され、互いに異なる偏光方向の光を透過させる第１および第２偏光器を含み、前記偏光スイッチは、前記左眼フィルタおよび前記右眼フィルタに各々具備され、前記第１および第２偏光器を透過する光の偏光方向を各々調整する第１および第２偏光スイッチを含み、前記複屈折部は、前記左眼フィルタおよび前記右眼フィルタに各々具備され、前記第１および第２偏光スイッチを透過する各光を偏光方向に応じて屈折または透過させる第１および第２複屈折部を含んでよい。

【0034】

前記第１および第２偏光スイッチは、電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を各々含んでよい。

【0035】

または、前記第１および第２偏光スイッチは、左眼および右眼に対して共通して使用される電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含み、前記リターダは共通電極および二つの個別電極を含んでよい。

【0036】

または、前記第１および第２偏光スイッチは、電気的に制御可能な液晶セル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌｓ）を各々含んでよい。

【0037】

左眼グラスおよび右眼グラスを具備したメガネを用いる立体ディスプレイシステムのディスプレイ方法において、左眼イメージおよび右眼イメージが交互に配置された第１フレームおよび第２フレームを生成し、順次にディスプレイするステップと、前記左眼グラスおよび前記右眼グラスで光が屈折または透過するように前記メガネの偏光スイッチを前記第１および第２フレームのディスプレイタイミングに応じて制御し、前記第１および第２フレームの各々に含まれた左眼イメージの光をユーザの左眼に認識させ、前記第１および第２フレームの各々に含まれた右眼イメージの光をユーザの右眼に認識させるステップとを含む。

【0038】

一方、本発明の一実施形態によると、立体イメージを視聴するためのメガネは、互いに異なる偏光方向の光を透過させる第１および第２偏光器と、前記第１および第２偏光器を透過した光の屈折状態を各々調整し、ピクセルの可視位置をシフトさせる第１および第２複屈折部と、前記第１および第２複屈折部の状態をスイッチングする第１および第２偏光スイッチと、ディスプレイ装置の動作に連動して前記第１および第２偏光スイッチを制御する制御部とを含む。

【0039】

ここで、前記第１および第２複屈折部の各々は、複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された厚さの少なくとも一つの扁形並列板（ｐｌａｎｏ−ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）を含んでよい。

【0040】

または、前記第１および第２複屈折部の各々は、複屈折物質（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる予め設定された角度のウェッジ（ｗｅｄｇｅ）を含んでよい。

【0041】

または、前記第１および第２複屈折部の各々は、少なくとも一つのロションプリズム（Ｒｏｃｈｏｎ ｐｒｉｓｍ）を含んでよい。

【0042】

一方、前記第１および第２偏光スイッチは、電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を各々含んでよい。

【0043】

または、前記第１および第２偏光スイッチは、左眼および右眼に対して共通して使用される電気的に制御可能なリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含み、前記リターダは共通電極および二つの個別電極を含んでよい。

【0044】

または、前記第１および第２偏光スイッチは、電気的に制御可能な液晶セル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌｓ）を各々含んでよい。

【発明の効果】

【0045】

以上説明したように、本発明によれば、イメージ間の干渉を軽減し、３Ｄイメージの解像度を元の状態に維持して視聴することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】従来技術に係る立体ディスプレイシステムの構成および動作を説明するための図である。

【図2】従来技術に係る立体ディスプレイシステムの構成および動作を説明するための図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る立体ディスプレイシステムの構成および動作を説明するための図である。

【図4】複屈折部の動作を説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る立体ディスプレイシステムのディスプレイパターンを説明するための図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る立体ディスプレイシステムにおけるフレーム構成方法を説明するための図である。

【図7】ユーザに認識されるイメージの形態を説明するための図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る立体ディスプレイシステムの細部構成を説明するための図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る立体ディスプレイシステムの細部構成を説明するための図である。

【図10】左眼フィルタの動作を説明するための図である。

【図11】右眼フィルタの動作を説明するための図である。

【図12】多様な構造の偏光スイッチが適用されたメガネを示す図である。

【図13】多様な構造の偏光スイッチが適用されたメガネを示す図である。

【図14】多様な構造の偏光スイッチが適用されたメガネを示す図である。

【図15】偏光パターンの多様な例を示す図である。

【図16】偏光パターンの多様な例を示す図である。

【図17】偏光パターンの多様な例を示す図である。

【図18】偏光パターンの多様な例を示す図である。

【図19】水平および斜線イメージシフトのためのメガネ要素の配列例を示す図である。

【図20】水平および斜線イメージシフトのためのメガネ要素の配列例を示す図である。

【図21】複屈折部の多様な構成例を示す図である。

【図22】複屈折部の多様な構成例を示す図である。

【図23】複屈折部の多様な構成例を示す図である。

【図24】複屈折部の多様な構成例を示す図である。

【図25】複屈折部の多様な構成例を示す図である。

【図26】角度形複屈折要素を具備したメガネの動作を説明するための図である。

【図27】複屈折プリズムを利用する複屈折部の動作を示す図である。

【図28】複屈折プリズムを利用する複屈折部の動作を示す図である。

【図29】制御可能な屈折角を有する複屈折部の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0048】

図３は、本発明の一実施形態に係る立体ディスプレイシステムの構成を示す図である。同図によると、立体ディスプレイシステムは、ディスプレイ装置１００およびメガネ２００を含む。

【0049】

ディスプレイ装置１００は、イメージパネル１０１および信号送信機１１１を含む。ディスプレイ装置１００は、テレビやモニタ、ノートパソコン、タブレットパソコン、携帯電話、デジタルフォトフレーム、電子書籍等のように、多様な装置であってよい。

【0050】

イメージパネル１０１は、水平方向に伸長された２種のピクチャエリメント１０２、１０３を含む。図３において、両ピクチャエリメント１０２、１０３は、互いに異なるハッチングで表現されている。両ピクチャエリメント１０２、１０３は、光を互いに直交する偏光方向に発散する。本明細書では、第１偏光方向および第２偏光方向と称する。図３では、両ピクチャエリメント１０２、１０３が垂直の方向に交互に配置された状態を示しているが、それは一例に過ぎず、別の形態で実現されてよい。仮に、両ピクチャエリメント１０２、１０３は、垂直方向に伸長された形態で実現されてよく、この場合には、水平の方向に交互に配置される。

【0051】

両ピクチャエリメント１０２、１０３では、互いに異なるタイプの映像を出力する。すなわち、奇数ラインのピクチャエリメント１０２が左眼イメージを出力するとしたら、偶数ラインのピクチャエリメント１０３は右眼イメージを出力する。その反対の状態も可能である。

【0052】

ピクチャエリメント１０２、１０３は、偏光結晶層により覆われたＬＣＤ、ＦＥＤ、ＯＬＥＤパネルピクセルの列からなってよい。偏光結晶層とは、パターン化された偏光器（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）またはパターン化された遅延板（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｐｌａｔｅ）またはフィルム（ｆｉｌｍ）で実現されてよい。偏光結晶層は、線形構造のパターンで構成され、両ピクチャエリメント１０２、１０３から発散される光が互いに異なる偏光方向を有するようにする。すなわち、イメージパネル１０１で元々出力されるイメージは、非偏光（ｕｎｐｏｌａｒｉｚｅｄ）状態か、線形的に偏光された状態であってよいが、偏光結晶層を通過しつつ互いに直交する二つの偏光方向、すなわち、第１および第２偏光方向を有するようになる。第１および第２偏光方向は、垂直および垂直方向、または、４５度および１３５度方向に互いに直交する線形偏光であってよく、左円（ｌｅｆｔ−ｃｉｒｃｕｌａｒ）方向および右円（ｒｉｇｈｔ−ｃｉｒｃｕｌａｒ）方向のような円偏光（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）であってよい。偏光結晶層の構造については、詳細に後述する。

【0053】

信号送信機１１１は、イメージパネル１０１のディスプレイタイミングとメガネ２００の動作タイミングとを同期化させるための同期信号を出力する。同期信号は、赤外線信号で実現されてよい。図３では、信号送信機１１１が具備された状態を示しているが、同期信号は、その他にケーブルラインを通じてメガネ２００に伝達されてよい。

【0054】

ユーザは、イメージパネル１０１に表示されるイメージを立体的に視聴するために、メガネ２００を着用しなければならない。メガネ２００は、左眼グラスおよび右眼グラスを含む。左眼グラスには左眼フィルタが設けられ、右眼グラスには右眼フィルタが設けられる。

【0055】

図３によると、左眼フィルタ内には第１偏光器１０５と、第１偏光スイッチ１０７および第１複屈折部１０９が含まれ、右眼フィルタ内には第２偏光器１０４と、第２偏光スイッチ１０６および第２複屈折部１０８が含まれた状態を示している。

【0056】

第１偏光器１０５および第２偏光器１０４は、線形偏光または円偏光の光が入射されると、当該偏光器に対応する偏光方向の光のみを透過させる。第１偏光器１０５および第２偏光器１０４は、線形偏光器または円偏光器で実現されてよい。第１偏光器１０５および第２偏光器１０４を透過した光は、線形偏光状態となる。それにより、ユーザの左眼は二つのピクチャエリメントのうち、いずれか一方のみを視聴することができ、ユーザの右眼は他方のみを視聴することができるようになる。

【0057】

第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６は、光リターダンス（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｔａｒｄａｎｃｅ）を電気的に制御することができる。すなわち、第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６に入射される光が一定の偏光方向を有するとしても、第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６のスイッチング動作によって第１偏光方向または第２偏光方向を有するようになる。第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６の構造については、詳細に後述する。

【0058】

第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６を透過する光は、第１および第２複屈折部１０９、１０８に入射される。第１および第２複屈折部１０９、１０８は、入射される光に偏光方向に沿って、そのまま、または、屈折させて出力する。

【0059】

第１および第２複屈折部１０９、１０８において光が屈折されると、ピクセルの可視位置がシフトされる。第１および第２複屈折部１０９、１０８は、光を線形的にシフトさせることもでき、一定の角度でシフトさせることもできる。このようなシフトは、一定間隔だけ離隔したり、水平、垂直または一定角度で傾いた平面に沿って行われてよい。本発明の多様な実施形態によると、第１および第２複屈折部１０９、１０８は、方解石（ｃａｌｃｉｔｅ）、リチウムニオブ酸塩（ａ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）、ＹＶＯ４（Ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｒｔｈｏ−ｖａｎａｄａｔｅ）等のような複屈折物質からなる扁形並列板（ｐｌａｎｏ−ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）で実現されてよい。このような板は、分離されて複屈折物質の正常光（ｏｒｄｉｎａｒｙ ｒａｙ）によって第１線形偏光が構成され、異常光（ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｒａｙ）によって第２線形偏光が構成されるように配置されてよい。それと類似するような属性の複屈折板は、“光ディスプレーサ（ｂｅａｍ ｄｉｓｐｌａｃｅｒ）”という名称で使われてよい。正常光は、等方性光学板（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｌａｔｅ）を透過した方向そのまま複屈折板を透過するようになる。逆に、異常光は、平行してシフトされて透過するようになる。複屈折板は、正常光および異常光の間のシフトが両ピクセルエリメントの間の距離（ピッチ（ｐｉｔｃｈ））と同様になるように設計されてよい。ピクセルエリメントの可視位置は、各ピクセルエリメントで走査される光の偏光方向に沿って一つのラインピッチ分だけシフトされたり、アンシフト（ｕｎｓｈｉｆｔ）されてよい。

【0060】

図４は、第１複屈折部に入射される光の屈折状態を示す。図４によると、第１偏光方向を有する光（│マークが付された実線）は第１複屈折部１０９を通過する際に屈折され、第１偏光方向を有する光は光とｙだけ離隔している平行光で出力される。第２偏光方向を有する光（●マークが付された実線）は第１複屈折部１０９をそのまま通過する。

【0061】

第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６で偏光方向を変更することにより、その裏側に配置された第１および第２複屈折部１０９、１０８を透過する光が、そのまま、または、屈折して出力される。それにより、ディスプレイ装置１００でディスプレイされているイメージのピクセルに対して、ユーザが視聴できるピクセルの可視位置が変更される。

【0062】

制御部１１０は、ディスプレイ装置１００の信号送信機１１１から送信される同期信号に合わせて、第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６を制御し、左眼イメージは常に左眼に認識されるようにし、右眼イメージは常に右眼に認識されるようにする。

【0063】

図４においては、屈折している光が平行光で出力されるものとして示しているが、複屈折部の材質および構成に応じて、屈折された光はそのまま透過する光と、一定の角度で出力されてよい。

【0064】

図５は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置１００のフレーム構成方法を説明するための図である。

【0065】

フル解像度の立体イメージを提供するために、ディスプレイ装置１００は左眼イメージおよび右眼イメージを組み合わせて複数の順次のフレームを構成して出力する。

【0066】

図５に示す実施形態では、ディスプレイ装置１００は左眼イメージの偶数ラインおよび右眼イメージの偶数ラインを組み合わせて第１フレームを構成し、左眼イメージの奇数ラインおよび右眼イメージの奇数ラインを組み合わせて第２フレームを構成する。

【0067】

ディスプレイ装置１００は、第１フレームおよび第２フレームを順次にディスプレイする。

【0068】

視聴者は、ディスプレイパネル１０１から発散される奇数ラインおよび偶数ラインから各々発散される互いに異なる偏光方向の光を、メガネ２００に具備された左眼グラスおよび右眼グラスを通じて視聴する。

【0069】

第１フレームがディスプレイされる間、制御部１１０は光の偏光方向が偏光されないように、第１および第２偏光スイッチに駆動信号を印加する。第１および第２複屈折部１０９、１０８は、第１偏光方向の光は屈折させてピクセルの可視位置をシフトさせ、第２偏光方向の光はそのまま透過させる。

【0070】

よって、第１フレームがディスプレイされる期間の間、右眼イメージが表示されるラインは１ライン下の位置にシフトされて右眼に認識され、左眼イメージが表示されるラインは、その位置にそのまま左眼に認識されるため、垂直方向のディスパリティがなくなる。

【0071】

一方、仮に、左眼および右眼が対応する左眼イメージおよび右眼イメージの奇数ラインのみを視聴するようになると、図５の上図に示すように、フレームが構成された際は、視聴するイメージがなくなる。よって、一つのフレーム内において、左眼イメージおよび右眼イメージのいずれか一方を上側のラインに配置したり、下側のラインに配置し、フレームを適切に構成しなければならない。

【0072】

第１フレームがディスプレイされてから第２フレームがディスプレイされる期間の間、制御部１１０は、第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６に供給されていた駆動信号を遮断して透過される光の偏光方向を垂直の方向に変形させる。偏光方向が変更されることにより、第１複屈折部１０９は光を屈折させるようになり、第２複屈折部１０８は光をそのまま透過するようになる。それにより、左眼では上側のラインの左眼イメージを認識するようになり、右眼では原位置の右眼イメージを認識するようになる。

【0073】

このように、右眼フィルタに具備された第２複屈折部１０８は、光が下方に屈折されるように実現され、左眼フィルタに具備された第１複屈折部１０９は、光が上方に屈折されるように、メガネ２００を設計することができる。

【0074】

結果的に、垂直方向のディスパリティなしに、第１フレームから除外された残りの左眼イメージ部分および右眼イメージ部分を視聴することができるようになる。それにより、フル解像度をそのまま維持しつつ立体感を感じることができる。

【0075】

図６は、図１および図２フレームの構成方法を説明するための図である。

【0076】

同図によると、左眼イメージのラインを１、２、３、…、２Ｎに区分し、右眼イメージのラインを１’、２’、３’、…、２Ｎ’に区分する。

【0077】

第１フレームの奇数ラインには右眼イメージの奇数ライン（２’、４’、６’、…、２Ｎ’）が配置され、第１フレームの偶数ラインには左眼イメージの偶数ライン（２、４、６、…、２Ｎ）が配置される。

【0078】

第２フレームの奇数ラインには右眼イメージの奇数ライン（１’、３’、５’、…、２Ｎ−１’）が配置され、第２フレームの偶数ラインには左眼イメージの奇数ライン（１、３、５、…、２Ｎ−１）が配置される。それにより、第１フレームおよび第２フレームは、各々左眼イメージおよび右眼イメージが交互に配置された形状となる。

【0079】

制御部１１０は、第１および第２フレームがディスプレイされるタイミングに同期し、第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６を制御する。ディスプレイパネル１０１の奇数ラインに該当するピクチャエリメント１０２から発散される光が第１偏光方向を有するとしたら、第１偏光スイッチ１０７が駆動されると、第１偏光スイッチ１０７によって第２偏光方向の光に変換される。第１複屈折部１０９では、第２偏光方向の光はそのまま透過させる。よって、左眼には第１フレームの偶数ラインに該当する左眼イメージの偶数ライン（２、４、６、…、２Ｎ）が認識される。

【0080】

一方、ディスプレイパネル１０１の偶数ラインに該当するピクチャエリメント１０３から発散される光が第２偏光方向を有するとしたら、第２偏光スイッチ１０６が駆動されると、第２偏光スイッチ１０６によって第１偏光方向の光に変換される。第２複屈折部１０８では、第１偏光方向の光を下のラインに屈折させる。それにより、右眼にはディスプレイパネル１０１の奇数ラインに表示されていた右眼イメージの偶数ライン（２’、４’、６’、…、２Ｎ’）が偶数ライン位置で認識される。

【0081】

第２フレームの場合には、逆に、第１複屈折部１０９で屈折が行われ、第２複屈折部１０８ではそのまま光が透過される。それにより、左眼には左眼イメージの奇数ラインがシフトされて奇数ライン位置で認識され、右眼には右眼イメージの偶数ラインがそのまま原位置で認識される。

【0082】

図７は、図６のように組み合わせられた第１および第２フレームをディスプレイした際、ユーザの左眼および右眼に認識されるイメージの形態を説明するための図である。

【0083】

同図によると、第１フレームがディスプレイされる際、第１フレームの偶数ラインから発散される光は第１複屈折部１０９でそのまま透過されるため、左眼イメージの偶数ラインは原位置そのまま認識される。一方、第１フレームの奇数ラインから発散される光は第２複屈折部１０８で屈折され、下側のラインに可視位置がシフトされる。それにより、第１フレームの奇数ラインは、右眼では偶数ラインに位置すると認識される。

【0084】

第２フレームがディスプレイされる際には、第２フレームの偶数ラインから発散される光は第１複屈折部１０９で屈折され、上側のラインに可視位置がシフトされる。それにより、第２フレームの偶数ラインは左眼で奇数ラインで認識される。逆に、第２フレームの奇数ラインから発散される光は、第２複屈折部１０８でそのまま透過される。よって、第２フレームの奇数ラインは右眼にそのまま認識される。

【0085】

それにより、第１および第２フレームが順次に表示される間、ユーザの左眼には左眼イメージの偶数ラインと奇数ラインとが順次に認識され、ユーザの右眼には右眼イメージの偶数ラインと奇数ラインとが順次に認識される。それにより、フル解像度が維持された状態で、左眼イメージおよび右眼イメージを視聴することができるようになる。

【0086】

以上のように、本発明の実施形態によると、左眼イメージおよび右眼イメージは異なるピクセルセットによってディスプレイされる。それは、ピクセル応答時間がＬＣＤディスプレイでのように、十分に短くないと、立体干渉（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）を引き起こす左眼および右眼イメージの間のピクセルスイッチングがないことを意味する。すなわち、上述の実施形態によると、左眼イメージおよび右眼イメージ間の干渉を防止することができるようになる。

【0087】

干渉が防止される代わりに、イメージの微細な部分でコントラストが減少することができ、ブラー（Ｂｌｕｒ）が生じる可能性がある。左眼および右眼イメージ間の干渉は、奇数ラインおよび偶数ライン間の干渉で表してよい。しかし、このようなブラーは、ユーザの肉眼ではうまく識別することができる。

【0088】

なお、イメージの細部領域から発生するコントラストの減少問題は、ディスプレイ装置１００でブラックフレームを挿入する動作を行って解消することができる。すなわち、ディスプレイ装置１００は、一定個数のフレーム単位でブラックフレームを一回ずつ出力することができる。

【0089】

または、ディスプレイ装置１００は、バックライトをディスプレイパネル全面にスキャニングし、ブリンキング（ｂｌｉｎｋｉｎｇ）するバックライトスキャニング動作を行うこともできる。それにより、コントラストの減少が生じないようにすることができる。

【0090】

以上のように、二つのフレームを構成する場合なら、ディスプレイ装置１００は、出力周波数を原出力周波数より２倍に早める。例えば、原出力周波数が６０ＭＨｚであれば、１２０Ｈｚ周波数によって８.３３ｍｓ周期に、第１および第２フレームを連続出力する。このような周波数は一例に過ぎないため、実施形態に応じて、異なるように設定されてよい。すなわち、ＰＡＬ規格によってテレビシステムの場合、従来のＣＲＴテレビと類似するように、フレーム周波数を５０Ｍｚに減少させ、イメージラインのフリッカ減少を防止することもできる。

【0091】

図８は、ディスプレイパネル１０１の構成の一例を示す。具体的には、ＬＣＤを利用するディスプレイパネル１０１の構成を示す。

【0092】

同図によると、ディスプレイパネル１０１は、バックライト４１と、偏光器４２と、ＬＣＤパネル基板４３、液晶セル層（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌｓ ｌａｙｅｒ）４４と、リターダパターン層４５およびリターダ基板４６を含む。

【0093】

リターダパターン層４５およびリターダ基板４６は、上述の偏光結晶層に該当する。

【0094】

バックライト４１から提供される光は、液晶セル層４４を透過しつつ、イメージを盛り込むようになり、リターダパターン層４５およびリターダ基板４６を透過しつつ、第１偏光方向の光（│マークが付された実線）および第２偏光方向の光（●マークが付された実線）で区分される。第１偏光方向の光は、ディスプレイパネルの奇数ラインのピクチャエリメント１０２と、第２偏光方向の光は、ディスプレイパネルの偶数ラインのピクチャエリメント１０３を通じて発散される。

【0095】

図８においては、リターダパターンが使用されているが、パターン化された偏光器（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）が適用され、両ピクチャエリメント１０２、１０３において、偏光方向を異なるように作ることもできる。本明細書において、偏光結晶層は、他には偏光変形パネル（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｐａｎａｌ）と称してよい。

【0096】

ＬＣＤやＯＬＥＤを利用するディスプレイパネル１０１でリターダパターンを使うと、光損失を最小限化することができる。なお、上述の実施形態では、奇数ラインおよび偶数ラインが水平方向に伸長される横ラインであるとして図示および説明しているが、縦ラインで実現されてよい。これらのラインは、均一に分布される。

【0097】

図９は、偏光スイッチ構成の一例を示す。

【0098】

同図によると、偏光スイッチは、二つの透明電極３５、３６、電光物質（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｍｅｔｅｒｉａｌ）３７および透明基板３３、３４を含む。

【0099】

電光物質３７は、二つの透明電極３５、３６に配置される。液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）が電光物質３７として使用されてよく、透明基板３３、３４は、電極３５、３６および電光物質３７をシーリングする。液晶が使用された場合、透明電極３５、３６に駆動電圧が印加されていないと、入射光の偏光方向は垂直に変更されて出射される。一方、駆動電圧が印加されると、偏光方向が変わらずに、そのまま透過する。

【0100】

図１０は、メガネの左眼フィルタにおける動作を説明するための図である。

【0101】

同図によると、ディスプレイパネル１０１の奇数ライン（I、III、Ｖ、…）において第１偏光方向の光（│マーク）が発散され、偶数ライン（II、IV、VI、…）において第２偏光方向の光（●マーク）が発散される。

【0102】

第１偏光器１０５は、設計によって、第１偏光方向の光および第２偏光方向の光のうち、いずれか一方の光のみを透過させる。

【0103】

図１０では、第２偏光方向の光を透過させる場合を示している。すなわち、第１偏光器１０５では、II、IV、VIラインの光のみを透過させる。

【0104】

第１偏光気１０５を透過した第２偏光方向の光は、第１偏光スイッチ１０７を透過しつつ第１偏光スイッチ１０７のスイッチング動作によって、偏光方向が維持されてよく、第１偏光方向の光に変更されてよい。

【0105】

第１偏光方向に変更された光は、第１複屈折部１０９を透過しつつ上方に屈折される。第２偏光方向を維持する光は、第１複屈折部１０９をそのまま透過する。それにより、第１および第２フレームがディスプレイされる間、左眼２０７にはフル解像度の左眼イメージが認識されてよい。

【0106】

制御部１１０は、第１偏光スイッチ１０７に接続された駆動電圧生成器２０４およびスイッチ２０８を操作することができる。スイッチ２０８がオフされると、第１偏光スイッチ１０７は偏光方向を変形させ、スイッチ２０８がオンされると、第１偏光スイッチ１０７は偏光方向を変形させない。

【0107】

すなわち、図１０において、第１複屈折部１０９を透過する水平偏光光が正常光と仮定すると、左眼イメージが偶数ラインに配置されたフレームＭがディスプレイされる間、スイッチ２０８がターンオンされる。視聴者は、II、VI、VIII、…ラインを視聴することができる。図１０において、II、VI、VIII、…ラインを通じて認識される光は厚い線で表示している。

【0108】

フレームＭが左眼イメージの奇数ラインを含む次のフレームＭ＋１に変更されると、それに合わせてスイッチ２０８がターンオフされる。第１偏光スイッチ１０７は、光の水平偏光を異常光に該当する垂直偏光に変更するようになる。異常光は、細い実線で表示されている。異常光は、第１複屈折部１０９によって屈折されて左眼２０７に認識される。

【0109】

結果として、ディスプレイパネル１０１の偶数ラインのピクチャエリメントII、VI、VIII、…のイメージが左眼２０７に認識されるようになる。

【0110】

二つのフレーム周期の間に認識される左眼イメージは原本のイメージとほぼ同じになる。リフレッシュレートが十分に大きいと、二つのインターレースフィールドは、フル解像度を有する一つのイメージに認識される。従来のＮＴＳＣテレビの場合、６０Ｈｚのフィールドリフレッシュレートでグラフィックコンテンツを伝達するため、各イメージラインの実際のリフレッシュレートは３０Ｈｚとなる。このような場合、一部の人は、インターレースされたイメージでフリッカを感じる可能性があるため、フィールド周波数は６０Ｈｚより大きい値に設定されてよい。

【0111】

図１１は、右眼フィルタの動作を示す図である。右眼フィルタは、第２偏光器１０４と、第２偏光スイッチ１０６および第２複屈折部１０８を含む。結果的に、ディスプレイパネル１０１の奇数ラインI、III、Ｖ、…から発散される光のイメージが右眼２１７に認識される。

【0112】

第２偏光スイッチ１０６は、制御部１１０の制御に応じて制御し、偏光方向を維持または変形させる。第２複屈折部１０８は、左眼フィルタに設置された第１複屈折部１０９と同様のデザインか、１８０度回転された状態であってよい。それにより、第１複屈折部１０９が、上方屈折させると、第２複屈折部１０８は下方屈折させる。

【0113】

動作について具体的に説明すると、偶数ラインII、VI、VIII、…から発散される光は第２偏光器１０４によって遮断され、奇数ラインI、III、Ｖ、…から発散される光のみが第２偏光スイッチ１０６に入射される。

【0114】

フレームＭが表示される間、制御部１１０は第２偏光スイッチ１０６に接続されたスイッチ２１８をターンオンさせる。それにより、駆動電圧生成器２１４で、第２偏光スイッチ１０６に駆動信号を印加される。駆動信号に応じて駆動された第２偏光スイッチ１０６は、ディスプレイパネル１０１の奇数ラインI、III、Ｖ、…から発散された光の偏光方向をそのまま維持する。第２偏光スイッチ１０６を透過した光は、第２複屈折部１０８によって下方に屈折される。フレームＭの間の光の軌跡は、厚い実線で示している。

【0115】

フレームＭが右眼イメージの奇数ラインを含む次のフレームＭ＋１に変更されてディスプレイされると、制御部１１０は、第２偏光スイッチ１０６に接続されたスイッチ２１８にターンオフさせ、駆動信号を遮断する。それにより、第２偏光スイッチ１０６は、光の偏光方向を変更する。偏光方向が変更された光は、そのまま第２複屈折部１０８を透過し、右眼２１７に入射される。それにより、フレームＭ、Ｍ＋１が表示される間、フル解像度の右眼イメージが右眼２１７に認識されるようになる。

【0116】

以上の実施形態では、二つの偏光スイッチを使用するものとして説明したが、左眼および右眼のいずれをもカバーする十分に大きい広さの一つの偏光スイッチを使用することもできる。

【0117】

図１２ないし図１５は、偏光スイッチの多様な構造例について示している。

【0118】

図１２は、左眼グラスの構成要素および右眼グラスの構成要素が完全に分離された状態を示す。図１２によると、第１偏光器１０５および第２偏光器１０４は、互いに分離された状態で並んで配置される。第１偏光器１０５は、横偏光方向の光を透過させ、第２偏光器１０４は、縦偏光方向の光を透過させる。

【0119】

第１および第２偏光器１０５、１０４には、各々第１および第２偏光スイッチ１０７、１０６が配置され、その上側には第１および第２複屈折部１０９、１０８が配置される。これらの構成も互いに分離された状態である。

【0120】

これらを制御するためのスイッチ、駆動電圧生成器も個別に設けられ、各偏光スイッチ１０７、１０６に接続されてよい。制御部１１０は、一つで設けられ、共通して制御することもでき、個別に設けられた個別制御を行うこともできる。

【0121】

図１３は、共通偏光スイッチ１２０を使用する構造を示している。一つの共通偏光スイッチ１２０を利用して、第１および第２偏光器１０５、１０４を通過する光の偏光方向を各々維持または変更させてよい。

【0122】

図１４は、一つの共通電極１２３および二つの個別電極１２１、１２２を具備した偏光スイッチを使用する構造を示している。

【0123】

同図によると、個別電極１２１、１２２に個別的に駆動信号を供給してスイッチングさせることができる。各個別電極１２１、１２２は、左眼および右眼に対応する。

【0124】

図１４の実施形態では、左眼クォータウェーブ板（または、フィルム）１２５と、右眼クォータウェーブ板（または、フィルム）１２４が示されている。例えば、第１偏光方向および第２偏光方向が左円偏光および右円偏光である場合に、これらの板１２５、１２４は、円形偏光信号を線形偏光信号に変形するようになる。

【0125】

図１２および図１３のメガネ構造でもこのような板で具備されてよい。このような板は、第１および第２偏光器１０４、１０５の外部面に結合されるポリマー薄膜フィルムで実現されてよい。クォータウェーブ板が適用されると、第１および第２偏光器１０５、１０４は、ＬＣＤパネルの出力偏光に垂直になるように互いに並列で配置されてよい。クォータウェーブ板１２５、１２４が設けられると、左眼および右眼で、奇数ラインおよび偶数ラインが適切に分離され認識されてよい。これらの板１２５、１２４は、リターダパターンの複屈折要素の複屈折現象を補償することもできる。

【0126】

上述のような多様な構成要素が互いに組み合わせられたり、変更されてメガネに適用されてよい。このような組み合わせ例は、ディスプレイ装置１００でフレームを多様な形態で組み合わせるかに応じて、異なるように決定されてよい
一方、ディスプレイ装置の偏光パターンも多様な形態で実現されてよい。

【0127】

図１５ないし図１８は、偏光パターンの多様な例について示している。

【0128】

このような偏光パターンは、ピクセル構造を定義するディスプレイセルの厚さがピクセルピッチと比較し、厚いか否かに応じて多様に設計してよい。

【0129】

図１５は、水平ライン方向に同じ偏光を有するように実現した水平偏光パターンを示す。水平方向に同じ偏光方向を有するようになると、ピクセルの可視位置は上方または可能にシフトされる。図１５の偏光パターンでは、視聴角（ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ）が更に広くなるという長所があった。

【0130】

図１６は、垂直ライン方向に同じ偏光を有するように実現した垂直偏光パターンを示す。垂直偏光パターンの場合、ピクセルの可視位置は、左方または右方にシフトされる。

【0131】

図１７は、チェッカボード（ｃｈｅｃｋｅｒｂｏａｒｄ）構造の偏光パターンを示す。チェッカボードパターンは、水平または垂直シフトメガネの両方と互換が可能である。チェッカボード偏光パターンは、メガネを交替する必要がなく、ディスプレイを転換して風景（ｌａｎｄｓｃａｐｅ）または肖像（ｐｏｒｔｒａｉｔ）の全てをディスプレイするのに便利である。

【0132】

図１８は、ダイヤモンド状のチェッカボード構造を示す。同図の偏光パターンはＤＬＰプロジェクションディスプレイのピクセル構造と互換が可能である。同図に示すように、チェッカボードは、４５度回転された形状となる。よって、偏光方向も４５度回転された状態となる。

【0133】

一方、図１２ないし図１４では、イメージを構成するピクセルの可視位置が縦方向に上方または下方にシフトされる構造を示しているが、シフトの方向および量はそれと異なるように決定されてよい。

【0134】

図１９は、横方向にシフトが行われる構造を示し、図２０は、対角線方向にシフトが行われる構造を示している。

【0135】

すなわち、ディスプレイ装置１００の偏光パターンに応じて、メガネの偏光器、偏光スイッチ、複屈折部を回転させて適切に設計されると、図１９および図２０に示すように、横方向および対角線方向にイメージシフトが行われてよい。

【0136】

図２１ないし図２４は、本発明の多様な実施形態に係る複屈折部の構成を示す図である。

【0137】

図２１によると、複屈折物質からなる扁形並列板が複屈折部で実現されてよい。扁形並列板は、入射される光を屈折させて透過光から並列にシフトされた平行光の形態で出射してよい。図２１では、第１偏光方向および第２偏光方向の光が同じ地点に入力するとしても、Ｙ距離だけ離隔している平行光に各々出射される状態を示す。このようなタイプの複屈折部は、ビームディスプレーサまたはビームシフトとしても知られている。複屈折物質としては、方解石（ｃａｌｃｉｔｅ）、リチウムニオブ酸塩（ａ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）、石英（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）、イットリウムバナジウム酸塩（ｙｔｔｒｉｕｍ ｖａｎａｄａｔｅ）等のような物質が使用されてよい。

【0138】

扁形並列板の厚さＸは、適切に設定して所望のＹ値が得られるようにすることができる。例えば、ＬＣＤパネルのピクセルピッチが０.３ｍｍであり、リターダパターンのピッチが０.６ｍｍであり、平行光間の距離を０.３ｍｍに合わせようとする場合を仮定する。複屈折板が方解石で作られた場合、シフト距離、すなわち、変位を最大化させるために、方解石の入射面と出射面とが傾くように作ることができる。具体的には、方解石の光軸から４８度傾いた表面を有するように設計することができる。方解石の場合、板の厚さの水平オフセットに関連する変位ファクタ（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆａｃｔｏｒ）は略０.１１である。それは、板の厚さが０.３／０.１１＝２.７ｍｍ程度になると、０.３ｍｍの光学シフト効果を得ることができることを意味する。

【0139】

別の実施形態によると、可視位置を並列にシフトさせることができるようにするために、二つ以上のウェッジ（ｗｅｄｇｅｓ）を使用してよい。これらのウェッジのうち、少なくとも二つは、複屈折物質からなる。ウェッジを組み合わせた実施形態は、図２２、２３、２４に示している。

【0140】

図２２においては、二つの複屈折ウェッジが使用される。複屈折ウェッジは、入射光の方向を偏光に基づいて変化させる。両ウェッジは、同じ複屈折物質２１１、２２２で作られ、同じ角度を有する。両ウェッジ２１１、２２２は、スペーサ２２３によって互いに一定の距離だけ離隔される。ウェッジ２２１、２２２の間のギャップ２２５は、エア（ａｉｒ）であってよく、透明等方性物質（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で埋め込まれてよい。

【0141】

これらの複屈折光学エリメントは、第１および第２偏光方向の光の全てを屈折させるが、屈折の度合いが異なるため、互いにＹ距離だけ離隔された平行光形態で出射される。

【0142】

このようなシフトの実現が困難な場合、二つのロションプリズム（Ｒｏｃｈｏｎ ｐｒｉｓｍ）を使用することもできる。ロションプリズムとは、２つのプリズムを光軸が互い直角となるように、ペアにして相接したものを意味する。

【0143】

図２３は、ロションプリズムを使用する構造を示す。

【0144】

同図によると、各ロションプリズムは、二つのウェッジ２２１、２２４の組み合わせで構成される。両ウェッジ２２１、２２４は、互いに異なる光軸を有する複屈折物質で構成される。両ロションプリズムは、スペーサ２２５によって互いに離隔され、両ロションプリズムの間のギャップは、エアまたは透明等方性物質で埋め込まれてよい。

【0145】

図２４は、二つのフレネルプリズム（ｆｒｅｓｎｅｌ ｐｒｉｓｍ）２２６を使用する構造を示している。フレネルプリズム２２６も、スペーサ２２３によって一定距離だけ離隔され、その間のギャップには、エアまたは透明等方性物質が埋められてよい。

【0146】

別の実施形態によると、図２３のロションプリズムは、ウォラストンプリズム（ｗｏｌｌａｓｔｏｎ ｐｒｉｓｍ）に置き換えられてよい。

【0147】

図２５は、ウォラストンプリズムを使用する複屈折部の構成を示している。

【0148】

同図によると、ウォラストンプリズムは対向する二つのウェッジ２３２、２３３で構成される。ウォラストンプリズムは、スペーサ２２３によって互いに離隔され、その間のギャップは、エアまたは透明等方性物質で埋められてよい。ウォラストンプリズムの各ウェッジは、複屈折物質からなり、互いに異なる変更方向の２つの光を互いに反対の方向に屈折させる。

【0149】

上述の様々な実施形態は、光を屈折させてピクセルの可視位置を平行にシフトさせるようになるが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。すなわち、ビジュアルイメージの角度をシフトさせる方式で実現されてよい。ロションプリズムが適用された場合、適切な角度で光が屈折されて所望の可視位置にシフトされるように実現してよい。

【0150】

図２６は、図１０で説明したシステムで複屈折部を別の構成に置き換えた場合を示す。具体的には、図２６のシステムでは、ロションプリズムを使用する複屈折部２３０が適用される。

【0151】

ロションプリズム２３０を使用するようになると、左側距離Ｌおよび屈折角度ψに応じてピクセルの可視位置が異なってくる。すなわち、ロションプリズム２３０は、Ｌおよびψに比例してイメージの可視位置をシフトさせる。屈折角ψは、Ｙ／Ｌの関係から得ることができる。例えば、Ｌ＝１０００ｍｍ、要求されるシフト距離が０.３ｍｍであれば、屈折角ψは１.０６（ａｎｇｕｌａｒ ｍｉｎｕｔｅ）で計算される。このような各変位は、あまりにも小さく、ロションプリズムは二つの薄い複屈折ウェッジの組み合わせに見られ得る。

【0152】

垂直ピッチが知られていない任意のディスプレイ装置に対してメガネが使用される場合、イメージシフトは観測距離に応じて異なる。通常、ディスプレイ画面上のイメージを視聴する最適距離は、一つのイメージラインの角（ａｎｇｕｌａｒ ｈｅｉｇｈｔ）が０.５ないし１［ａｎｇｕｌａｒ ｍｉｎｕｔｅ］を超過しない距離である。このような距離から視聴者は最大のスクリーン解像度を楽しむことができる。よって、複屈折メガネが０.５ないし１［ａｎｇｕｌａｒ ｍｉｎｕｔｅ］だけイメージラインをシフトさせるとしたら、ピクセルピッチによらず、スクリーンからの最適の距離から立体イメージを視聴することができる。１［ａｎｇｕｌａｒ ｍｉｎｕｔｅ］以下のロションプリズムは極めて薄く作られる。よって、複屈折ポリマーがプリズム製造物質として使用されてよい。例えば、液晶重合物（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）が使用されてよい。

【0153】

一方、別の複屈折プリズムであるウォラストンプリズムが使用されてよい。

【0154】

図２７および図２８は、ロションプリズムとウォラストンプリズムとの相違点を説明するための図である。図２７によると、ウォラストンプリズム２４０は偏光方向が異なる二つの光を互いに異なる方向に屈折させる。

【0155】

一方、図２８に示すロションプリズム２４１は、一つの光（すなわち、│マーク）は屈折させずにそのまま透過させ、もう一方の偏光方向の光（●マーク）は屈折させる。

【0156】

図２９は、複屈折部の別の構成例を示す図である。

【0157】

同図によると、複屈折部は液晶２４５と、二つの透明基板２４６、２４７および電極端子２４８、２４９を含む。

【0158】

液晶２４５は、二つの透明基板２４６、２４７の間に配置されるウェッジで実現されてよい。二つの透明基板２４６、２４７はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電層（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）からなってよい。基板のうちの一つ２４７は、ウェッジの形態で実現され、液晶の屈折面を補償することができる。このような基板２４７は、液晶の屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）と類似する屈折率を有するグラス材質で作られてよい。このような複屈折要素の屈折角は、電極端子２４８、２４９の間に印加される電圧によって制御されてよい。

【0159】

以上のように、本発明の多様な実施形態によると、偏光スイッチと複屈折部とを用いて、ライン間の干渉を軽減しつつ、原解像度の立体イメージを視聴することができるようになる。

【0160】

本発明の一実施形態に係るディスプレイ方法は、ディスプレイステップとメガネ制御ステップとを含んでよい。

【0161】

ディスプレイステップにおいて、ディスプレイ装置１００は左眼イメージのピクセルグループおよび右眼イメージのピクセルグループが交互に配置された第１フレームおよび第２フレームを生成し、順次にディスプレイする。

【0162】

メガネ制御ステップにおいて、メガネ２００は、第１および第２フレームの各々に含まれた左眼イメージのピクセルグループの光が左眼に認識され、第１および第２フレームの各々に含まれた右眼イメージのピクセルグループの光が右眼に認識されるように、ディスプレイ装置１００のディスプレイタイミングに同期して偏光スイッチを適切に制御する。制御によって偏光方向が調整され、その偏光方向に応じて屈折状態が調整されると、結果的に、ユーザの左眼および右眼にはフル解像度の左眼イメージおよび右眼イメージが各々認識されてよい。

【0163】

このような方法に対する具体的な方法は、上述の様々な実施形態に対する説明と同様であるため、繰り返し説明は省略する。更に、フローチャートに対する図示も省略する。

【0164】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的趣旨の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】