特開 2022-102698 立体画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022102698

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】立体画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/52 20200101AFI20220630BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20220630BHJP

   G02F 1/1347 20060101ALI20220630BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20220630BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20220630BHJP

   G03B 35/16 20210101ALI20220630BHJP

   G02B 3/14 20060101ALI20220630BHJP

   H04N 13/322 20180101ALI20220630BHJP

   H04N 13/125 20180101ALI20220630BHJP

【ＦＩ】

G02B30/52

G02F1/13 505

G02F1/1347

G02F1/13357

G02F1/133 550

G02F1/133 535

G03B35/16

G02B3/14

H04N13/322

H04N13/125

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020217579

(22)【出願日】2020-12-25

(71)【出願人】

【識別番号】520272868

【氏名又は名称】武漢天馬微電子有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100183955

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 悟郎

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100180334

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 洋美

(74)【代理人】

【識別番号】100177149

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 浩義

(74)【代理人】

【識別番号】100174067

【弁理士】

【氏名又は名称】湯浅 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136342

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 成美

(72)【発明者】

【氏名】池田 直康

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲史

【テーマコード（参考）】

2H059

2H088

2H189

2H193

2H199

2H391

5C061

【Ｆターム（参考）】

2H059AA33

2H088EA05

2H088EA40

2H088EA42

2H088EA47

2H088GA02

2H088HA08

2H088HA18

2H088JA05

2H088MA10

2H088MA20

2H189AA22

2H189AA32

2H189AA35

2H189HA16

2H189JA05

2H189LA10

2H189LA17

2H189MA15

2H193ZA04

2H193ZC16

2H193ZE04

2H193ZG03

2H193ZG14

2H193ZG45

2H193ZP15

2H193ZQ06

2H193ZR10

2H199BA23

2H199BA30

2H199BA63

2H199BB02

2H199BB09

2H199BB10

2H199BB42

2H199BB51

2H199BB52

2H391AA03

2H391AB04

2H391AC13

2H391AC32

2H391CB01

2H391CB04

2H391CB52

2H391EA13

2H391EB02

2H391FA03

5C061AA06

5C061AB14

5C061AB16

5C061AB17

(57)【要約】

【課題】クロストークを抑制できる立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】立体画像表示装置１０は、表示ユニット２０と可変焦点レンズユニット４０と制御部８０とを備える。表示ユニット２０は、第１画像信号により表示される第１画像と第２画像信号により表示される第２画像とを順次に表示し、第１画像の表示光Ｌ１と第２画像の表示光Ｌ１とを出射する。可変焦点レンズユニット４０は、表示光Ｌ１に対する焦点距離が切り替わり、第１画像と第２画像のそれぞれを第１表示面１０２と第２表示面１０４のそれぞれに虚像として結像させる。制御部８０は、表示ユニット２０の画素に異なる画像の画像信号の書き込みが開始される開始タイミングに基づいて、表示ユニット２０が第１画像の表示光Ｌ１と第２画像の表示光Ｌ１を出射する出射タイミングを制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１画像信号により表示される第１画像と第２画像信号により表示される第２画像とを順次に表示し、前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光とを出射する表示ユニットと、
前記第１画像の表示光に対する焦点距離と前記第２画像の表示光に対する焦点距離が切り替わる可変焦点レンズユニットと、
前記表示ユニットが前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光を出射する出射タイミングを制御する制御部と、を備え、
前記第１画像と前記第２画像は、表示対象を、観察者から見て奥行き方向の異なる位置に位置する第１表示面と第２表示面のそれぞれに、前記観察者の側から投影した二次元画像であり、
前記可変焦点レンズユニットは、前記第１画像と前記第２画像のそれぞれを、前記第１表示面と前記第２表示面のそれぞれに、虚像として結像させ、
前記制御部は、前記表示ユニットの画素に異なる画像の画像信号の書き込みが開始される開始タイミングに基づいて、前記出射タイミングを制御する、
立体画像表示装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記出射タイミングを、前記開始タイミングから、前記可変焦点レンズユニットの前記第１画像の表示光に対する焦点距離と前記第２画像の表示光に対する焦点距離の切り替えと、前記表示ユニットの画素の前記第１画像信号に対する応答と、前記表示ユニットの画素の前記第２画像信号に対する応答のうちの、前記開始タイミングから最も遅く終了する時間が経過したタイミングに設定する。
請求項１に記載の立体画像表示装置。

【請求項3】

前記表示ユニットは、前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光とを、偏光方向が所定の第１方向である偏光光として出射する、
請求項１又は２に記載の立体画像表示装置。

【請求項4】

前記可変焦点レンズユニットは、
前記第１画像が前記表示ユニットに表示されている場合に前記第１画像の表示光の偏光方向を前記所定の第１方向に維持して出射し、前記第２画像が前記表示ユニットに表示されている場合に前記第２画像の表示光の偏光方向を前記所定の第１方向と異なる所定の第２方向に変えて出射して、出射光の偏光方向を前記所定の第１方向と前記所定の第２方向とに切り替える偏光切り替え部と、
前記偏光切り替え部から出射された前記出射光に対する焦点距離が、前記出射光の偏光方向によって異なる偏光二焦点レンズと、を備える、
請求項３に記載の立体画像表示装置。

【請求項5】

前記表示ユニットは、線順次走査により前記第１画像と前記第２画像を表示し、前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光のそれぞれを、前記線順次走査の方向に区分された複数の出射領域ごとに順次に出射し、
前記偏光切り替え部は、前記複数の出射領域のそれぞれに対応して前記出射光の偏光方向を切り替える、複数の切り替え領域を有し、
前記制御部は、前記出射領域ごとの前記開始タイミングに基づいて、前記出射領域ごとに前記出射タイミングを制御する、
請求項４に記載の立体画像表示装置。

【請求項6】

前記可変焦点レンズユニットが、前記所定の第１方向の偏光方向を有する偏光光に対する焦点距離を、印加される電圧により変える液晶レンズである、
請求項３に記載の立体画像表示装置。

【請求項7】

前記表示ユニットは、線順次走査により前記第１画像と前記第２画像を表示し、前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光のそれぞれを、前記線順次走査の方向に区分された複数の出射領域ごとに順次に出射し、
前記液晶レンズは、前記複数の出射領域のそれぞれに対応して前記所定の第１方向の偏光方向を有する偏光光に対する焦点距離を変える、複数の可変領域を有し、
前記制御部は、前記出射領域ごとの前記開始タイミングに基づいて、前記出射領域ごとに前記出射タイミングを制御する、
請求項６に記載の立体画像表示装置。

【請求項8】

前記表示ユニットは、光を発する光源部と、前記光源部から発せられた前記光を変調して、前記第１画像と前記第２画像を表示する液晶表示パネルとを有し、
前記第１画像信号と前記第２画像信号は前記液晶表示パネルに書き込まれ、
前記制御部は、前記光源部が前記光を発する発光タイミングを制御することにより、前記出射タイミングを制御する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。

【請求項9】

前記第１画像を表示するための前記第１画像信号又は前記第２画像を表示するための前記第２画像信号が前記液晶表示パネルの画素に連続して書き込まれる場合、前記液晶表示パネルの画素のそれぞれに書き込まれる電圧の極性は書き込みごとに反転している、
請求項８に記載の立体画像表示装置。

【請求項10】

前記第１画像と前記第２画像が１回ごとに書き込まれる場合、
連続する前記第１画像と前記第２画像の表示において、前記液晶表示パネルの画素に書き込まれる電圧の極性は、前記第１画像と前記第２画像とで同一であり、かつ次の前記第１画像と前記第２画像の表示の際に、前記液晶表示パネルの画素に書き込まれる電圧の極性が反転している、
請求項８に記載の立体画像表示装置。

【請求項11】

前記表示ユニットは、前記第１画像と前記第２画像を表示する自発光型表示パネルと、前記自発光型表示パネルから出射された光を遮蔽するシャッタ部とを有し、
前記第１画像信号と前記第２画像信号は前記自発光型表示パネルに書き込まれ、
前記制御部は、前記シャッタ部が前記自発光型表示パネルから出射された前記光を遮蔽する遮蔽タイミングを制御することにより、前記出射タイミングを制御する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、立体画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

裸眼で視認可能な立体画像（３次元画像）を表示する表示装置として、ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ Ｆｕｓｅｄ ３Ｄ）方式の立体画像表示装置が知られている。例えば、特許文献１は、２つの二次元画像を交互に表示する表示装置と、表示装置からの出射光を偏光光として出射する偏光板と、偏光板から出射された出射光の偏光方向を切り替える偏光切替装置と、偏光型二焦点レンズとを備える三次元表示装置を開示している。

【0003】

特許文献１の三次元表示装置では、２つの二次元画像のそれぞれを、交互に、観察者から見て異なった奥行き位置にある表示面のそれぞれに結像させ、２つの二次元画像の輝度あるいは透過度を独立に変化させることにより、立体画像を表示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－１２９９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の三次元表示装置では、２つの二次元画像が交互に表示されるので、２つの二次元画像の間でクロストークが生じると、立体画像が正しい位置に表示されない虞がある。

【0006】

本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、クロストークを抑制できる立体画像表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示の立体画像表示装置は、
第１画像信号により表示される第１画像と第２画像信号により表示される第２画像とを順次に表示し、前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光とを出射する表示ユニットと、
前記第１画像の表示光に対する焦点距離と前記第２画像の表示光に対する焦点距離が切り替わる可変焦点レンズユニットと、
前記表示ユニットが前記第１画像の表示光と前記第２画像の表示光を出射する出射タイミングを制御する制御部と、を備え、
前記第１画像と前記第２画像は、表示対象を、観察者から見て奥行き方向の異なる位置に位置する第１表示面と第２表示面のそれぞれに、前記観察者の側から投影した二次元画像であり、
前記可変焦点レンズユニットは、前記第１画像と前記第２画像のそれぞれを、前記第１表示面と前記第２表示面のそれぞれに、虚像として結像させ、
前記制御部は、前記表示ユニットの画素に異なる画像の画像信号の書き込みが開始される開始タイミングに基づいて、前記出射タイミングを制御する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、クロストークを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１に係る立体画像表示装置を示す模式図である。

【図2】実施形態１に係る液晶表示パネルを示す平面図である。

【図3】実施形態１に係る光源部を示す模式図である。

【図4】実施形態１に係る偏光切り替え部を示す断面図である。

【図5】実施形態１に係る偏光二焦点レンズを示す断面図である、

【図6】実施形態１に係る制御部を示すブロック図である。

【図7】実施形態１に係る制御部のハードウェアの構成を示す図である。

【図8】実施形態１に係る立体画像表示装置の動作のタイミングを示す図である。

【図9】実施形態２に係る偏光切り替え部を示す断面図である。

【図10】実施形態２に係る立体画像表示装置の動作のタイミングを示す図である。

【図11】実施形態３に係る液晶表示パネルを示す平面図である。

【図12】実施形態３に係る光源部を示す模式図である。

【図13】実施形態３に係る偏光切り替え部を示す平面図である。

【図14】実施形態３に係る立体画像表示装置の動作のタイミングを示す図である。

【図15】実施形態４に係る立体画像表示装置を示す模式図である。

【図16】実施形態４に係る液晶レンズを示す平面図である。

【図17】図１６に示す液晶レンズをＡ－Ａ線で矢視した断面図である。

【図18】実施形態４に係る制御部を示すブロック図である。

【図19】実施形態４に係る立体画像表示装置の動作のタイミングを示す図である。

【図20】実施形態５に係る画素の書き込み電圧の極性を示す図である。

【図21】実施形態５に係る画素回路を示す模式図である。

【図22】実施形態５に係る画素に書き込む電圧の極性反転を示す図である。（ａ）～（ｄ）はフレーム反転駆動を示し、（ｅ）～（ｈ）は画素反転駆動を示す。

【図23】変形例に係る立体画像表示装置を示す模式図である。

【図24】変形例に係る立体画像表示装置を示す模式図である。

【図25】変形例に係る画素に印加される電圧の極性を示す図である。

【図26】変形例に係る表示される画像の書き換え例を示す図である。

【図27】他の変形例に係る画素に印加される電圧の極性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態に係る立体画像表示装置について、図面を参照して説明する。

【0011】

＜実施形態１＞
図１～図８を参照して、本実施形態に係る立体画像表示装置１０を説明する。立体画像表示装置１０は、ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ Ｆｕｓｅｄ ３Ｄ）方式で立体画像を表示する表示装置である。立体画像表示装置１０は、例えば、接眼レンズと組み合わされて、ヘッドマウントディスプレイとして用いられる。なお、本実施形態においては、モノクロ液晶パネルを用いた立体画像表示装置１０を例に説明する。

【0012】

（全体構成）
まず、立体画像表示装置１０の全体的な構成を説明する。立体画像表示装置１０は、図１に示すように、表示ユニット２０と、可変焦点レンズユニット４０と、制御部８０とを備える。

【0013】

表示ユニット２０は、第１画像と第２画像とを時分割で順次に表示する。本実施形態では、表示ユニット２０は、第１画像と第２画像の表示光Ｌ１を、偏光方向が所定の第１方向である偏光光として出射する。可変焦点レンズユニット４０は、第１画像の表示光Ｌ１に対する焦点距離と前記第２画像の表示光Ｌ１に対する焦点距離を切り替えて、第１画像と第２画像のそれぞれを、第１表示面１０２と第２表示面１０４のそれぞれに虚像として結像させる。本実施形態では、可変焦点レンズユニット４０は、偏光切り替え部５０と偏光二焦点レンズ６０とを有する。偏光切り替え部５０は、表示ユニット２０から出射された表示光Ｌ１の偏光方向を、所定の第１方向と所定の第２方向とに切り替て、出射する。偏光二焦点レンズ６０は、偏光切り替え部５０から出射された出射光に対する焦点距離が出射光の偏光方向によって異なるレンズである。制御部８０は、表示ユニット２０が表示光Ｌ１を出射する出射タイミングを制御する。また、制御部８０は、表示ユニット２０に第１画像を表示するための第１画像信号と第２画像を表示するための第２画像信号とを供給する。さらに、制御部８０は、偏光切り替え部５０の偏光方向の切り替えを制御する。

【0014】

本明細書では、理解を容易にするため、図１における立体画像表示装置１０の左方向（紙面の左方向）を＋Ｚ方向、上方向（紙面の上方向）を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向と＋Ｚ方向に垂直な方向（紙面の手前方向）を＋Ｘ方向として説明する。また、第１画像を表示するための第１画像信号と第２画像を表示するための第２画像信号を総称して、画像信号とも記載する。

【0015】

立体画像表示装置１０の表示ユニット２０は、液晶表示パネル２２と光源部３２とを備える。表示ユニット２０の液晶表示パネル２２は、制御部８０から供給される第１画像を表示するための第１画像信号と第２画像を表示するための第２画像信号に基づいて、光源部３２から発せられた光を変調して、第１画像と第２画像とを時分割で順次に表示する。液晶表示パネル２２は、画像（例えば、第１画像と第２画像）の表示光Ｌ１を偏光方向が所定の第１方向である偏光光として出射する。液晶表示パネル２２から出射された表示光Ｌ１は、偏光切り替え部５０に入射する。本実施形態では、所定の第１方向をＸ方向とする。

【0016】

第１画像と第２画像は、表示対象を、観察者から見て奥行き方向（＋Ｚ方向）の異なる位置に位置する第１表示面１０２と第２表示面１０４のそれぞれに、観察者の側から投影した二次元画像である。第１表示面１０２と第２表示面１０４については、後述する。

【0017】

液晶表示パネル２２は、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によりアクティブマトリクス駆動される透過型ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶パネルである。液晶表示パネル２２は、図２に示すように、マトリクス状に配列された画素Ｐとゲートドライバ２３Ｇとデータドライバ２３Ｄとを有する。ゲートドライバ２３Ｇは、画素Ｐを行ごとに順次選択して、－Ｙ方向に線順次走査を行う。データドライバ２３Ｄは、選択された画素Ｐのそれぞれに画像信号に応じた電圧を供給して、画素Ｐのそれぞれに画像信号を書き込む。なお、図２では、マトリクスに配列された画素Ｐのうちの一部のみを図示している。また、液晶表示パネル２２は偏光板、液晶等を備えている。

【0018】

表示ユニット２０の光源部３２は、制御部８０から供給され、画像信号に同期する光源駆動信号に基づいて、液晶表示パネル２２に対して間欠的に光を発する。制御部８０は、光源駆動信号を光源部３２に供給して、光源部３２が光を発する発光タイミングｔ３０を制御することにより、表示ユニット２０が表示光Ｌ１を出射する出射タイミングを制御する。光源駆動信号と光源部３２が光を発する発光タイミングｔ３０については、後述する。

【0019】

光源部３２は、例えば、液晶表示パネル２２の背面に設けられる直下型バックライトである。光源部（バックライト）３２は、図３に示すように、筐体３３と、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）素子３４と、ドライバ回路３６とを備える。また、光源部３２は、図示しない、反射シート、拡散シート等を備えている。

【0020】

筐体３３は、ＬＥＤ素子３４、ドライバ回路３６等を収容する。ＬＥＤ素子３４は、白色光を出射する。ＬＥＤ素子３４は、実装基板３５に実装され、液晶表示パネル２２の画素Ｐの行方向（＋Ｘ方向）に直列に接続されている。実装基板３５は、液晶表示パネル２２の線順次走査方向（－Ｙ方向）に沿って並び、ドライバ回路３６に接続している。ドライバ回路３６は、光源駆動信号に基づいてＬＥＤ素子３４に電流を供給して、ＬＥＤ素子３４を発光させる。本実施形態では、ドライバ回路３６は、光源駆動信号に基づいて、すべてのＬＥＤ素子３４を一度に発光させる。したがって、本実施形態の光源部３２では、光源部３２の全面が同じタイミングで光を発する。すなわち、表示光Ｌ１は、表示ユニット２０の全面から同じタイミングで出射される。

【0021】

立体画像表示装置１０の偏光切り替え部５０は、制御部８０から供給され、画像信号に同期する切り替え信号に基づいて、表示ユニット２０から出射される表示光Ｌ１の偏光方向を、所定の第１方向（Ｘ方向）と所定の第２方向とに切り替える。本実施形態では、所定の第２方向をＹ方向とする。具体的には、第１画像が表示ユニット２０の液晶表示パネル２２に表示されている場合、偏光切り替え部５０は、入射した表示光Ｌ１の偏光方向をＸ方向に維持して出射する。一方、第２画像が表示ユニット２０の液晶表示パネル２２に表示されている場合、偏光切り替え部５０は、入射した表示光Ｌ１の偏光方向をＹ方向に切り替えて出射する。

【0022】

偏光切り替え部５０は、例えば、ツイスト角が９０°のＴＮ液晶素子である。偏光切り替え部（ＴＮ液晶素子）５０は、図４に示すように、液晶５２と、液晶５２に電圧を印加する電極５３を有し液晶を挟持する２つの透光性基板５４ａ、５４ｂと、液晶５２を配向する配向膜（図示せず）とを備える。透光性基板５４ａと透光性基板５４ｂは、シール材５６により貼り合わされる。偏光切り替え部５０は、ＯＦＦレベルの切り替え信号が供給されると、表示光Ｌ１の偏光方向を９０°回転させ、偏光方向がＹ方向の表示光Ｌ２を出射する。一方、ＯＮレベルの切り替え信号が偏光切り替え部５０に供給されると、液晶５２が透光性基板５４ａ、５４ｂに対して垂直に配向し、偏光切り替え部５０は表示光Ｌ１の偏光方向をＸ方向に維持して表示光Ｌ２を出射する。偏光切り替え部５０から出射した表示光Ｌ２は、偏光二焦点レンズ６０に入射する。切り替え信号については、後述する。

【0023】

立体画像表示装置１０の偏光二焦点レンズ６０は、偏光切り替え部５０からの出射光、すなわち偏光切り替え部５０から出射された表示光Ｌ２に対する焦点距離が表示光Ｌ２の偏光方向（Ｘ方向とＹ方向）によって異なるレンズである。偏光二焦点レンズ６０は、第１画像と第２画像のそれぞれを、第１表示面１０２と第２表示面１０４のそれぞれに、観察者から見て虚像として結像させる。第１表示面１０２と第２表示面１０４は、観察者から見て奥行き方向（＋Ｚ方向）の異なる位置に位置する仮想の表示面である。本実施形態では、図１に示すように、第１表示面１０２と第２表示面１０４は、観察者から見て表示ユニット２０よりも遠くに位置する。また、第２表示面１０４が、第１表示面１０２よりも観察者側（－Ｚ側）に位置している。

【0024】

観察者は、時分割で順次に表示される、第１表示面１０２の第１画像の虚像と第２表示面１０４の第２画像の虚像とを見て、表示対象が第１表示面１０２と第２表示面１０４との間に位置すると認識する。観察者が認識する表示対象の位置は、第１画像と第２画像の明るさ（例えば、輝度）の比を調整することにより、変えることができる。例えば、第１画像と第２画像の明るさの比が１：１である場合、観察者は、表示対象が第１表示面１０２と第２表示面１０４の中間に位置すると認識する。

【0025】

偏光二焦点レンズ６０は、例えば、液晶レンズである。偏光二焦点レンズ（液晶レンズ）６０は、図５に示すように、第１透光性基板６１と、第２透光性基板６２と、液晶６４とを備える。

【0026】

第１透光性基板６１と第２透光性基板６２は、例えば、ガラス基板である。第１透光性基板６１は、樹脂製のフレネルレンズ６６を、第２透光性基板６２に対向する第１主面６１ａに有する。第１透光性基板６１と第２透光性基板６２は、シール材６７により貼り合わされ、液晶６４を挟持する。液晶６４は、例えば、正の屈折率異方性（Δｎ＝ｎｅ－ｎｏ＞０、ｎｅ：異常光線屈折率、ｎｏ：常光線屈折率）を有するネマチック液晶である。液晶６４は、図示しない配向膜によりＸ方向に配向されている。

【0027】

偏光方向がＸ方向である第１画像の表示光Ｌ２が、偏光二焦点レンズに入射すると、正の屈折率異方性を有するネマチック液晶がＸ方向に配向されているので、偏光二焦点レンズ６０の表示光Ｌ２に対する焦点距離は短く、第１画像は第１表示面１０２に結像される。一方、偏光方向がＹ方向である第２画像の表示光Ｌ２が、偏光二焦点レンズに入射すると、偏光二焦点レンズ６０の表示光Ｌ２に対する焦点距離は長く、第２画像は第２表示面１０４に結像される。

【0028】

立体画像表示装置１０の制御部８０は、図示しない外部装置から入力される入力信号に基づいて、表示ユニット２０と偏光切り替え部５０とを制御する。制御部８０は、図６に示すように、表示駆動部８２と、偏光切り替え駆動部８４と、光源駆動部８６とを有する。

【0029】

制御部８０の表示駆動部８２は、入力信号から、第１画像を表示するための第１画像信号と第２画像を表示するための第２画像信号とを生成する。また、表示駆動部８２は、画像信号を液晶表示パネル２２に供給する。さらに、表示駆動部８２は、偏光切り替え駆動部８４と光源駆動部８６に、画像信号の供給開始（すなわち、画像信号の書き込みが開始される開始タイミング）に同期する同期信号を供給する。

【0030】

制御部８０の偏光切り替え駆動部８４は、表示駆動部８２から供給された同期信号に基づいて、切り替え信号を生成する。また、偏光切り替え駆動部８４は、生成した切り替え信号を偏光切り替え部５０に供給する。本実施形態では、偏光切り替え駆動部８４は、第１画像が液晶表示パネル２２に表示される場合に、切り替え信号をＯＮレベルにして偏光切り替え部５０に供給する。

【0031】

制御部８０の光源駆動部８６は、表示駆動部８２から供給された同期信号に基づいて、光源駆動信号を生成する。また、光源駆動部８６は、生成した光源駆動信号を光源部３２のドライバ回路３６に供給する。本実施形態では、既に書き込まれている画像信号と異なる画像信号が書き込まれる場合に、光源駆動部８６は、光源駆動信号を生成し光源駆動信号を光源部３２に供給する。

【0032】

図７は、制御部８０のハードウェアの構成を示す。制御部８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９４と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９６と、入出力インタフェース９８とを備える。ＣＰＵ９２とＲＯＭ９４とＲＡＭ９６と入出力インタフェース９８は、バス９９によって接続される。ＣＰＵ９２は、各種の処理を実行する。ＲＯＭ９４は、プログラムとデータとを記憶している。ＲＡＭ９６は、データを記憶する。入出力インタフェース９８は、ＣＰＵ９２と、液晶表示パネル２２と光源部３２と偏光切り替え部５０と外部装置との信号を入出力する。制御部８０の機能は、ＣＰＵ９２が、ＲＯＭ９４に記憶されたプログラムを実行することによって、実現される。

【0033】

次に、光源部３２の発光タイミングｔ３０について説明する。図８は、立体画像表示装置１０の動作のタイミングを示す。図８において、１段目は液晶表示パネル２２に入力される画像信号（第１画像信号と第２画像信号）を示す。また、図８の２段目は、液晶表示パネル２２の線順次走査における１行目の画素Ｐの透過率を示し、図８の３段目は、液晶表示パネル２２の線順次走査における最終行の画素Ｐの透過率を示す。図８の４段目は、切り替え信号のタイミングを示し、図８の５段目は、偏光切り替え部５０から出射する表示光Ｌ２の偏光方向を示す。さらに、図８の６段目は、光源駆動信号のタイミングを示す。

【0034】

本実施形態では、表示駆動部８２は２４０Ｈｚ周期（１フレームの期間：４．２ｍｓ）で画像信号を液晶表示パネル２２に供給し、液晶表示パネル２２は２４０Ｈｚ周期で線順次走査（すなわち、画素Ｐへの書き込み）を行う。また、図８の１段目に示すように、表示駆動部８２は同一の画像信号を２回連続して液晶表示パネル２２に供給して、液晶表示パネル２２は第１画像と第２画像を順次に表示する。図８では、第１画像の書き込みがタイミングｔ１１、ｔ１２から開始され、次に、第２画像の書き込みがタイミングｔ２１、ｔ２２から開始される。

【0035】

したがって、図８の２段目と３段目に示すように、液晶表示パネル２２の１行目の画素Ｐの透過率はタイミングｔ１１とタイミングｔ２１から変化していき、液晶表示パネル２２の最終行の画素Ｐの透過率はタイミングｔ１２とタイミングｔ２２から変化していく。タイミングｔ１１は１回目の第１画像の書き込みが開始される開始タイミングに、タイミングｔ１２は２回目の第１画像の書き込みが開始される開始タイミングに相当する。また、タイミングｔ２１は１回目の第２画像の書き込みが開始される開始タイミングに、タイミングｔ２２は２回目の第２画像の書き込みが開始される開始タイミングに相当する。

【0036】

本実施形態では、図８の４段目に示すように、偏光切り替え駆動部８４は、１回目の第１画像の書き込み開始のタイミングｔ１１の０．２ｍｓ前のタイミングｔ２５から１回目の第２画像の書き込み開始のタイミングｔ２１の０．２ｍｓ前のタイミングｔ２６までの期間、ＯＮレベルの切り替え信号を偏光切り替え部５０に供給する。これにより、図８の５段目に示すように、偏光切り替え部５０から出射される表示光Ｌ２の偏光方向は、タイミングｔ２５から、Ｙ方向からＸ方向に切り替わっていく。また、偏光切り替え部５０から出射される表示光Ｌ２の偏光方向は、タイミングｔ２６から、Ｘ方向からＹ方向に切り替わっていく。

【0037】

光源駆動部８６は、発光タイミングｔ３０を、異なる画像の画像信号の書き込みが開始される開始タイミングに基づいて、設定する。本実施形態では、タイミングｔ１１とタイミングｔ２１が、異なる画像の画像信号の書き込みが開始される開始タイミングに相当する。以下では、異なる画像の画像信号の書き込みが開始される開始タイミングを、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１と記載する。

【0038】

本実施形態では、光源駆動部８６は、偏光切り替え部５０の表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えと、液晶表示パネル２２の画素Ｐの第１画像信号に対する応答と第２画像信号に対する応答のうちの、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から最も遅く終了する時間が異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から経過したタイミングに、発光タイミングｔ３０を設定する。偏光切り替え部５０の表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えは、可変焦点レンズユニット４０の第１画像の表示光Ｌ２に対する焦点距離と第２画像の表示光Ｌ２に対する焦点距離の切り替えに相当する。

【0039】

具体的には、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から偏光切り替え部５０の表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えが終了する時間をそれぞれＴｄ１、Ｔｄ２と、異画像の開始タイミングｔ１１から液晶表示パネル２２の画素Ｐの第１画像信号に対する応答が終了するまでの時間をＴｐ１と、異画像の開始タイミングｔ２１から液晶表示パネル２２の画素Ｐの第２画像信号に対する応答が終了するまでの時間をＴｐ２とすると、図８に示すように、時間Ｔｄ２が最も長い。したがって、光源駆動部８６は、図８の６段目に示すように、発光タイミングｔ３０を、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から時間Ｔｄ２が経過したタイミングに設定する。これにより、液晶表示パネル２２の最終行の画素Ｐの応答が終了し、次に、表示光Ｌ２の偏光方向が切り替わった後に、光源部３２が光を発する。したがって、第１画像信号により表示される第１画像と第２画像信号により表示される第２画像の混在を防ぐことができる。なお、本実施形態と以下の実施形態では、終了するまでの時間とは、画素Ｐの透過率又は輝度、あるいは表示光Ｌ２が、目的とする値の９９％に達するまでの時間を指す。例えば、透過率１００％の画像（白）から透過率０％の画像（黒）を表示する場合、終了するまでの時間は、透過率１％に達するまでの時間を意味する。

【0040】

また、光源駆動部８６は、光源部３２の発光期間Ｔｅを偏光切り替え部５０における偏光方向の切り替えが開始される前までに設定する。本実施形態では、光源駆動部８６は、発光期間Ｔｅを、偏光切り替え部５０の偏光方向の切り替えが開始される０．２ｍｓ前までに設定している。以上により、光源部３２は、発光タイミングｔ３０から次の異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１の０．４ｍｓ前まで、すべてのＬＥＤ素子３４を一度に発光させる。

【0041】

以上のように、本実施形態では、光源部３２の発光タイミングｔ３０が、液晶表示パネル２２の画素Ｐへの異なる画像を表示する画像信号の書き込みが開始される開始タイミング（異画像の開始タイミング）ｔ１１、ｔ２１に基づいて、設定される。具体的には、光源部３２の発光タイミングは、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から最も遅く終了する時間Ｔｄ２が経過したタイミングに設定される。これにより、液晶表示パネル２２の最終行の画素Ｐの応答が終了し、次に、表示光Ｌ２の偏光方向が切り替わった後に、光源部３２が光を発する。したがって、第１画像と第２画像の混在を防ぎ、第１画像と第２画像のクロストークを抑制できる。

【0042】

＜実施形態２＞
実施形態１では、異画像の開始タイミングｔ２１から表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えが終了する時間Ｔｄ２が最も長い。本実施形態では、異画像の開始タイミングｔ２１から液晶表示パネル２２の画素Ｐの第２画像信号に対する応答が終了するまでの時間Ｔｐ２が最も長い場合について、説明する。

【0043】

本実施形態では、偏光切り替え部５０に、実施形態１のＴＮ液晶素子に代えて、ＰＬＺＴ（Ｌｅａｄ Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）素子を用いる。また、立体画像表示装置１０の動作のタイミングが実施形態１と異なる。立体画像表示装置１０のその他の構成は、実施形態１と同様である。

【0044】

本実施形態の偏光切り替え部（ＰＬＺＴ素子）５０は、図９に示すように、２つの透光性基板５１１、５１２と、２つの電極５１３、５１４と、ＰＬＺＴ５１６とを備える。透光性基板５１１と透光性基板５１２はＰＬＺＴ５１６を挟持し、電極５１３と電極５１４はＰＬＺＴ５１６に電圧を印加する。ＰＬＺＴ５１６は透光性を有する強誘電体セラミックスである。ＰＬＺＴ素子は、一般に、ＴＮ液晶素子よりも高速に表示光Ｌ１の偏光方向をＸ方向とＹ方向に切り替えることができる（ＰＬＺＴ素子の応答時間：数μｍ～数百μｍ）。

【0045】

本実施形態の光源部３２の発光タイミングｔ３０について説明する。ここでは、主に、実施形態１のタイミングと異なる点について、説明する。

【0046】

図１０は、本実施形態の立体画像表示装置１０の動作のタイミングを示す。本実施形態では、偏光切り替え駆動部８４は、図１０の４段目に示すように、１回目の第１画像の書き込み開始のタイミング（異画像の開始タイミング）ｔ１１と１回目の第２画像の書き込み開始のタイミング（異画像の開始タイミング）ｔ２１までの期間、ＯＮレベルの切り替え信号を偏光切り替え部５０に供給する。これにより、図１０の５段目に示すように、偏光切り替え部５０から出射される表示光Ｌ２の偏光方向は、異画像の開始タイミングｔ１１から、Ｙ方向からＸ方向に切り替わっていく。また、偏光切り替え部５０から出射される表示光Ｌ２の偏光方向は、異画像の開始タイミングｔ２１から、Ｘ方向からＹ方向に切り替わっていく。本実施形態では、偏光切り替え部５０にＰＬＺＴ素子を用いているので、図１０の５段目に示すように、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えが終了するまでの時間Ｔｄ１、Ｔｄ２を短くできる。

【0047】

本実施形態では、図１０に示すように、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から偏光切り替え部５０の表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えが終了するまでの時間Ｔｄ１、Ｔｄ２と、異画像の開始タイミングｔ１１から液晶表示パネル２２の画素Ｐの第１画像信号に対する応答が終了するまでの時間Ｔｐ１と、異画像の開始タイミングｔ２１から液晶表示パネル２２の画素Ｐの第２画像信号に対する応答が終了するまでの時間Ｔｐ２のうち、時間Ｔｐ２が最も長い。したがって、光源駆動部８６は、図１０の６段目に示すように、発光タイミングｔ３０を、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から時間Ｔｐ２が経過したタイミングに設定する。また、光源駆動部８６は、発光期間Ｔｅを異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１の前までに設定する。本実施形態では、光源駆動部８６は、発光期間Ｔｅを、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１の０．２ｍｓ前までに設定している。

【0048】

本実施形態では、発光タイミングｔ３０を、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から時間Ｔｐ２が経過したタイミングに設定することにより、表示光Ｌ２の偏光方向が切り替わり、次に液晶表示パネル２２の最終行の画素Ｐの応答が終了した後に、光源部３２が光を発する。したがって、第１画像と第２画像の混在を防ぎ、第１画像と第２画像のクロストークを抑制できる。

【0049】

＜実施形態３＞
実施形態１と実施形態２では、表示光Ｌ１は表示ユニット２０の全面から同じタイミングで出射される。本実施形態では、立体画像表示装置１０の表示ユニット２０は、複数の出射領域ごとに表示光Ｌ１を順次に出射する。本実施形態では、表示ユニット２０が４つの出射領域に区分されている場合について、説明する。

【0050】

本実施形態の立体画像表示装置１０は、実施形態１の立体画像表示装置１０と同様に、表示ユニット２０と、偏光切り替え部５０と、偏光二焦点レンズ６０と、制御部８０とを備える。本実施形態の偏光二焦点レンズ６０の構成は実施形態１の偏光二焦点レンズ６０と同様であるので、表示ユニット２０と偏光切り替え部５０と制御部８０について説明する。

【0051】

本実施形態の表示ユニット２０は、実施形態１の表示ユニット２０と同様に、液晶表示パネル２２と光源部３２とを備える。本実施形態の液晶表示パネル２２は、図１１に示すように、線順次走査方向に４つの第１表示領域２１１～第４表示領域２１４に区分される。第１表示領域２１１～第４表示領域２１４のそれぞれは、後述する、光源部３２の４つの第１出射領域３１１～第４出射領域３１４のそれぞれに対応している。本実施形態の液晶表示パネル２２のその他の構成は、実施形態１の液晶表示パネル２２と同様である。

【0052】

本実施形態の光源部３２は、実施形態１の光源部３２と同様に、筐体３３と、複数のＬＥＤ素子３４と、ドライバ回路３６とを備える。また、光源部３２は、図示しない、反射シート、拡散シート等を備えている。本実施形態の光源部３２は、図１２に示すように、液晶表示パネル２２の線順次走査方向に４つの第１出射領域３１１～第４出射領域３１４に区分される。本実施形態のドライバ回路３６は、制御部８０の光源駆動部８６から供給される光源駆動信号に基づいて、第１出射領域３１１～第４出射領域３１４ごとにＬＥＤ素子３４を発光させる。本実施形態では、第１出射領域３１１～第４出射領域３１４のそれぞれは液晶表示パネル２２の第１表示領域２１１～第４表示領域２１４のそれぞれに対応しているので、表示ユニット２０は第１出射領域３１１～第４出射領域３１４ごとに表示光Ｌ１を出射する。第１出射領域３１１～第４出射領域３１４は、表示ユニット２０の出射領域に相当する。

【0053】

本実施形態の偏光切り替え部５０は、実施形態１の偏光切り替え部５０と同様に、ＴＮ液晶素子である。本実施形態の偏光切り替え部５０は、図１３に示すように、光源部３２の第１出射領域３１１～第４出射領域３１４のそれぞれに対応した４つの第１切り替え領域５２１～第４切り替え領域５２４に区分されている。第１切り替え領域５２１～第４切り替え領域５２４は、制御部８０の偏光切り替え駆動部８４から供給される切り替え信号に基づいて、独立に、表示光Ｌ１の偏光方向をＸ方向とＹ方向に切り替える。なお、本実施形態では、第１切り替え領域５２１～第４切り替え領域５２４に独立に切り替え信号を供給するために、偏光切り替え部５０の電極５３は、線順次走査方向に４つに分割されている。

【0054】

本実施形態の制御部８０は、実施形態１の制御部８０と同様に、表示駆動部８２と偏光切り替え駆動部８４と光源駆動部８６とを有する。また、本実施形態の制御部８０のハードウェアの構成も、実施形態１と同様である。

【0055】

本実施形態の表示駆動部８２は、実施形態１の表示駆動部８２と同様に、入力信号から画像信号を生成し、生成した画像信号を液晶表示パネル２２に供給する。さらに、表示駆動部８２は、第１表示領域２１１～第４表示領域２１４のそれぞれへの画像信号の供給ごとに、画像信号の供給開始（画像信号の書き込みが開始される開始タイミング）に同期する同期信号を、偏光切り替え駆動部８４と光源駆動部８６に供給する。

【0056】

本実施形態の偏光切り替え駆動部８４は、実施形態１の偏光切り替え駆動部８４と同様に、表示駆動部８２から供給された同期信号に基づいて切り替え信号を生成し、生成した切り替え信号を偏光切り替え部５０に供給する。本実施形態の偏光切り替え駆動部８４は、偏光切り替え部５０の第１切り替え領域５２１～第４切り替え領域５２４のそれぞれに、独立に、切り替え信号を供給する。

【0057】

本実施形態の光源駆動部８６は、実施形態１の光源駆動部８６と同様に、表示駆動部８２から供給された同期信号に基づいて光源駆動信号を生成し、生成した光源駆動信号を光源部３２のドライバ回路３６に供給する。本実施形態の光源駆動部８６は、液晶表示パネル２２の第１表示領域２１１～第４表示領域２１４のそれぞれに異なる画像が表示されるごとに、光源駆動信号をドライバ回路３６に供給する。これにより、ドライバ回路３６は、第１出射領域３１１～第４出射領域３１４ごとに、発光タイミングｔ３００で順次にＬＥＤ素子３４から光を出射させる。

【0058】

次に、本実施形態の光源部３２の発光タイミングｔ３００について説明する。図１４は、立体画像表示装置１０の動作のタイミングを示す。図１４において、１段目は液晶表示パネル２２に入力される画像信号（第１画像信号と第２画像信号）を示す。また、図１４の２段目～５段目は、それぞれ、液晶表示パネル２２の第１表示領域２１１～第４表示領域２１４の最終行の画素Ｐの透過率を示す。図１４の６段目～９段目は、それぞれ、偏光切り替え部５０の第１切り替え領域５２１～第４切り替え領域５２４における切り替え信号のタイミングと出射する表示光Ｌ２の偏光方向とを示す。図１４の１０段目～１３段目は、それぞれ、光源部３２の第１出射領域３１１～第４出射領域３１４の光源駆動信号のタイミングを示す。

【0059】

本実施形態では、表示駆動部８２は１２０Ｈｚ周期（１フレームの期間：８．３ｍｓ）で画像信号を液晶表示パネル２２に供給し、液晶表示パネル２２は１２０Ｈｚ周期で線順次走査（画素Ｐへの書き込み）を行う。図１４では、第１表示領域２１１への第１画像の書き込みがタイミングｔ１１１から、第１表示領域２１１への第２画像の書き込みがタイミングｔ２１１から開始される。第２表示領域２１２への第１画像の書き込みがタイミングｔ１１２から、第２表示領域２１２への第２画像の書き込みがタイミングｔ２１２から開始される。また、第３表示領域２１３への第１画像の書き込みがタイミングｔ１１３から、第３表示領域２１３への第２画像の書き込みがタイミングｔ２１３から開始される。さらに、第４表示領域２１４への第１画像の書き込みがタイミングｔ１１４から、第４表示領域２１４への第２画像の書き込みがタイミングｔ２１４から開始される。
ここでは、理解を容易にするために、第１表示領域２１１と第１切り替え領域５２１と第１出射領域３１１とを例に、発光タイミングｔ３００を説明する。

【0060】

第１表示領域２１１では、第１画像がタイミングｔ１１１からタイミングｔ１１２までの期間で書き込まれ、第２画像がタイミングｔ２１１からタイミングｔ２１２までの期間で書き込まれる。したがって、図１４の２段目に示すように、第１表示領域２１１の最終行の画素Ｐの透過率は、タイミングｔ１１２とタイミングｔ２１２から変化していく。また、タイミングｔ１１１とタイミングｔ２１１は、第１表示領域２１１における、異なる画像を表示する画像信号の書き込みが開始される開始タイミング（異画像の開始タイミング）に相当する。以下では、タイミングｔ１１１とタイミングｔ２１１を、それぞれ、異画像の開始タイミングｔ１１１と異画像の開始タイミングｔ２１１、と記載する。

【0061】

本実施形態の偏光切り替え駆動部８４は、図１４の６段目に示すように、異画像の開始タイミングｔ１１１から異画像の開始タイミングｔ２１１までの期間、ＯＮレベルの切り替え信号を偏光切り替え部５０に供給する。第１切り替え領域５２１から出射される表示光Ｌ２の偏光方向は、異画像の開始タイミングｔ１１１から、Ｘ方向からＹ方向に切り替わっていく。また、第１切り替え領域５２１から出射される表示光Ｌ２の偏光方向は、異画像の開始タイミングｔ２１１から、Ｙ方向からＸ方向に切り替わっていく。

【0062】

本実施形態の光源駆動部８６は、第１出射領域３１１の発光タイミングｔ３００を、異画像の開始タイミングｔ１１１、ｔ２１１から、第１切り替え領域５２１の表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えと、第１表示領域２１１の画素Ｐの第１画像信号に対する応答と第２画像信号に対する応答のうちの、異画像の開始タイミングｔ１１１、ｔ２１１から最も遅く終了する時間が経過したタイミングに設定する。本実施形態では、図１４に示すように、異画像の開始タイミングｔ２１１から第１切り替え領域５２１の表示光Ｌ２の偏光方向の切り替えが終了する時間Ｔｄ２が、最も長い。したがって、本実施形態の光源駆動部８６は、図１４の１０段目に示すように、第１出射領域３１１の発光タイミングｔ３００を、異画像の開始タイミングｔ１１１、ｔ２１１から時間Ｔｄ２が経過したタイミングに設定する。これにより、第１表示領域２１１の最終行の画素Ｐの応答が終了し、次に、第１切り替え領域５２１の表示光Ｌ２の偏光方向が切り替わった後に、光が光源部３２の第１出射領域３１１から発せられる。したがって、第１画像信号により表示される第１画像と第２画像信号により表示される第２画像の混在を防ぐことができる。なお、本実施形態においても、偏光切り替え部５０による表示光Ｌ１の偏光方向の切り替えが、可変焦点レンズユニット４０の第１画像の表示光Ｌ１に対する焦点距離と第２画像の表示光Ｌ１に対する焦点距離の切り替えに相当する。

【0063】

また、本実施形態の光源駆動部８６は、第１出射領域３１１の発光期間Ｔｅを、発光タイミングｔ３００から次の異画像の開始タイミングｔ１１１、ｔ２１１までに設定する。以上により、光源部３２の第１出射領域３１１では、発光タイミングｔ３００から異画像の開始タイミングｔ１１１、ｔ２１１までの期間、光が発せられる。

【0064】

第２表示領域２１２と第２切り替え領域５２２と第２出射領域３１２と、第３表示領域２１３と第３切り替え領域５２３と第３出射領域３１３と、第４表示領域２１４と第４切り替え領域５２４と第４出射領域３１４においても、第１表示領域２１１と第１切り替え領域５２１と第１出射領域３１１と同様に、発光タイミングｔ３００と発光期間Ｔｅが設定される。

【0065】

以上のように、本実施形態では、光源部３２の第１出射領域３１１～第４出射領域３１４の発光タイミングｔ３００が、それぞれの異画像の開始タイミングｔ１１１～ｔ２１４に基づいて、設定される。具体的には、発光タイミングｔ３００は、異画像の開始タイミングｔ１１１～ｔ２１４から、異画像の開始タイミングｔ２１１～ｔ２１４から終了するまでの時間が最も長い時間Ｔｄ２が経過するタイミングに設定される。これにより、第１画像と第２画像の混在を防ぎ、第１画像と第２画像のクロストークを抑制できる。

【0066】

＜実施形態４＞
実施形態１～実施形態３では、可変焦点レンズユニット４０は、偏光切り替え部５０と偏光二焦点レンズ６０とを備えるが、可変焦点レンズユニット４０は液晶レンズ６００であってもよい。

【0067】

本実施形態の立体画像表示装置１０は、実施形態１の立体画像表示装置１０と同様に、表示ユニット２０と可変焦点レンズユニット４０と制御部８０とを備える。本実施形態の立体画像表示装置１０の表示ユニット２０の構成は、実施形態１の表示ユニット２０と同様である。ここでは、可変焦点レンズユニット４０と制御部８０と発光タイミングｔ３０について、説明する。

【0068】

本実施形態の可変焦点レンズユニット４０は、図１５に示すように、液晶レンズ６００である。液晶レンズ６００は、印加される電圧により、所定の第１方向（Ｘ方向）の偏光方向を有する偏光光、すなわち表示ユニット２０から出射された表示光Ｌ１に対する焦点距離を変える。具体的には、液晶レンズ６００は、制御部８０から供給され、画像信号に同期する切り替え信号に基づいて、表示ユニット２０から出射された表示光Ｌ１に対する焦点距離を変える。液晶レンズ６００は、表示ユニット２０から出射された表示光Ｌ１に対する焦点距離を切り替えて、表示ユニット２０に第１画像が表示されている場合に第１画像を第１表示面１０２に結像し、表示ユニット２０に第２画像が表示されている場合に第２画像を第２表示面１０４に結像する。液晶レンズ６００は、図１６、図１７に示すように、第３透光性基板６１０と第４透光性基板６２０と液晶６３０とを有する。

【0069】

第３透光性基板６１０は、例えば、平板状のガラス基板である。第３透光性基板６１０と第４透光性基板６２０は、シール材６１５により貼り合わされ、液晶６３０を挟持する。第３透光性基板６１０は第１電極６１２と配向膜（図示せず）とを有する。

【0070】

第３透光性基板６１０の第１電極６１２は、第３透光性基板６１０の第１主面６１０ａに矩形状に形成される。第１電極６１２は、後述する、第４透光性基板６２０の第２電極６２２に対向する。第１電極６１２は制御部８０に接続している。

【0071】

第３透光性基板６１０の配向膜は第１電極６１２の上に設けられる。配向膜は液晶６３０をＸ方向に配向させる。配向膜は、例えば、ラビング処理を施されたポリイミド配向膜である。

【0072】

第４透光性基板６２０は、第３透光性基板６１０と同様に、平板状のガラス基板である。第４透光性基板６２０と第３透光性基板６１０は、シール材６１５により貼り合わされ、液晶６３０を挟持する。第４透光性基板６２０は、２つの第２電極６２２と配向膜（図示せず）とを有する。

【0073】

第４透光性基板６２０の第２電極６２２は、それぞれ、第４透光性基板６２０の第１主面６２０ａの＋Ｘ側の端部と－Ｘ側の端部に配置される。第２電極６２２のそれぞれは、Ｙ方向に延在し、制御部８０に接続している。

【0074】

第４透光性基板６２０の配向膜は、第１主面６２０ａと第２電極６２２の上に設けられる。配向膜は、第３透光性基板６１０の配向膜と同様に、液晶６３０をＸ方向に配向させる。

【0075】

液晶６３０は、正の誘電率異方性と正の屈折率異方性を有するネマチック液晶である。液晶６３０は、電圧が印加されていない状態でＸ方向に配向している。

【0076】

液晶レンズ６００では、第１電極６１２と第２電極６２２との間に電圧を印加することにより、ＸＺ断面で見て、二次曲線形状の電位が２つの第２電極６２２の間に形成される。液晶６３０は、形成された二次曲線形状の電位に沿って配向する。液晶レンズ６００は、二次曲線形状の電位に沿った液晶６３０の配向により、表示ユニット２０から出射された表示光Ｌ１に対してレンズとして作用する。液晶レンズ６００の焦点距離は、印加される電圧の値に依存する。

【0077】

本実施形態では、第１電極６１２と第２電極６２２との間に所定の第１電圧が印加された場合に、液晶レンズ６００は、表示光Ｌ１に対する焦点距離が第１焦点距離に切り替わることにより、第１画像の表示光Ｌ１を第１表示面１０２に結像する。また、第１電極６１２と第２電極６２２との間に所定の第２電圧（第１電圧＞第２電圧）が印加された場合に、液晶レンズ６００は、表示光Ｌ１に対する焦点距離が第２焦点距離に切り替わることにより、第２画像の表示光Ｌ１を第２表示面１０４に結像する。

【0078】

本実施形態の制御部８０は、図示しない外部装置から入力される入力信号に基づいて、表示ユニット２０と液晶レンズ６００とを制御する。制御部８０は、図１８に示すように、表示駆動部８２と、焦点切り替え駆動部８１４と、光源駆動部８６とを有する。本実施形態の表示駆動部８２と光源駆動部８６の構成は実施形態１と同様であるので、焦点切り替え駆動部８１４について説明する。

【0079】

焦点切り替え駆動部８１４は、表示駆動部８２から供給された同期信号に基づいて、第１焦点切り替え信号と第２焦点切り替え信号の２種類の焦点切り替え信号を生成する。また、偏光切り替え駆動部８４は、焦点切り替え信号を液晶レンズ６００に供給する。本実施形態では、焦点切り替え駆動部８１４は、第１画像が液晶表示パネル２２に表示される場合に、第１焦点切り替え信号（第１電圧）を生成し、第１焦点切り替え信号を液晶レンズ６００に供給する。また、焦点切り替え駆動部８１４は、第２画像が液晶表示パネル２２に表示される場合に、第２焦点切り替え信号（第２電圧）を生成し、第２焦点切り替え信号を液晶レンズ６００に供給する。

【0080】

次に、本実施形態の光源部３２の発光タイミングｔ３０について説明する。ここでは、主に、実施形態１のタイミングと異なる点について、説明する。

【0081】

図１９は、本実施形態の立体画像表示装置１０の動作のタイミングを示す。本実施形態では、焦点切り替え駆動部８１４は、図１９の４段目に示すように、１回目の第１画像の書き込み開始のタイミングｔ１１の０．２ｍｓ前のタイミングｔ２５から１回目の第２画像の書き込み開始のタイミングｔ２１の０．２ｍｓ前のタイミングｔ２６までの期間、第１焦点切り替え信号（第１電圧）を液晶レンズ６００に供給する。また、焦点切り替え駆動部８１４は、タイミングｔ２６からタイミングｔ２５までの期間、第２焦点切り替え信号（第２電圧）を液晶レンズ６００に供給する。これらにより、図１９の５段目に示すように、液晶レンズ６００の焦点距離は、タイミングｔ２５から、第２焦点距離から第１焦点距離へ切り替わっていく。また、液晶レンズ６００の焦点距離は、タイミングｔ２６から、第１焦点距離から第２焦点距離へ切り替わっていく。

【0082】

本実施形態では、図１９に示すように、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から液晶レンズ６００の焦点距離の切り替えが終了するまでの時間Ｔｄ１、Ｔｄ２と、異画像の開始タイミングｔ１１から液晶表示パネル２２の画素Ｐの第１画像信号に対する応答が終了するまでの時間をＴｐ１と、異画像の開始タイミングｔ２１から液晶表示パネル２２の画素Ｐの第２画像信号に対する応答が終了するまでの時間をＴｐ２のうち、時間Ｔｄ２が最も長い。したがって、光源駆動部８６は、図１０の６段目に示すように、発光タイミングｔ３０を、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から時間Ｔｄ２が経過したタイミングに設定する。なお、液晶レンズ６００の焦点距離の切り替えは、可変焦点レンズユニット４０の第１画像の表示光Ｌ１に対する焦点距離と第２画像の表示光Ｌ１に対する焦点距離の切り替えに相当する。

【0083】

本実施形態では、発光タイミングｔ３０を、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１から時間Ｔｄ２が経過したタイミングに設定することにより、液晶レンズ６００の表示光Ｌ１に対する焦点距離（結像位置）が切り替わり、次に液晶表示パネル２２の最終行の画素Ｐの応答が終了した後に、光源部３２が光を発する。したがって、第１画像と第２画像の混在を防ぎ、第１画像と第２画像のクロストークを抑制できる。また、本実施形態では、可変焦点レンズユニット４０に液晶レンズ６００を用いることにより、実施形態１～実施形態の偏光切り替え部５０を別途設ける必要がない。

【0084】

＜実施形態５＞
実施形態１、２、４では、表示駆動部８２は同一の画像信号を２回連続して液晶表示パネル２２に供給している。すなわち、表示駆動部８２は、液晶表示パネル２２の画素Ｐに同一の画像信号を連続して書き込んでいる。この場合、画素Ｐのそれぞれに書き込まれる電圧の極性は、図２０に示すように、書き込みごとに反転していることが好ましい。これにより、液晶表示パネル２２の表示の焼き付きを抑制できる。

【0085】

具体的には、表示駆動部８２は、図２１に示す画素回路において、液晶表示パネル２２の共通電極の電位Ｖｃｏｍと液晶表示パネル２２のＴＦＴ側の電位Ｖｐｉとの大小関係を書き込みごとに逆転させる。これにより、図２０に示すように、液晶表示パネル２２の画素Ｐに書き込まれる電圧の極性を書き込みごとに反転できる。

【0086】

図２２は、図２０において第１画像と第２画像を表示する際の、画素Ｐに書き込まれる電圧の極性の変化の例を示している。ここで、第１画像は数字の「１」を表示し、第２画像は数字の「２」を表示する。図２２（ａ）～図２２（ｄ）は、すべての画素が同じ極性で反転するフレーム反転駆動を示している。また、図２２（ｅ）～図２２（ｈ）は、隣接する画素間で極性が異なる画素反転駆動を示している。

【0087】

図２０においてｔ１１から始まる第１のフレームでは、図２２（ａ）に示すように、各画素Ｐに第１画像を表示するための電圧が＋極性で書き込まれる。その後、ｔ１２から始まる第２のフレームでは、図２２（ｂ）に示すように、各画素Ｐに第１画像を表示するための電圧が－極性で書き込まれる。次に、ｔ２１から始まる第３のフレームでは、図２２（ｃ）に示すように、各画素Ｐに第２画像を表示するための電圧が＋極性で書き込まれる。次に、ｔ２２から始まる第４のフレームでは、図２２（ｄ）に示すように、各画素Ｐに第２画素を表示するための電圧が－極性で書き込まれる。このように、書き込みごとにフレーム反転を行う。

【0088】

別の反転駆動として、図２０においてｔ１１から始まる第１のフレームでは、図２２（ｅ）に示すように、第１画像を表示するための電圧が隣接する画素Ｐごとに異なる極性で書き込まれる。その後、ｔ１２から始まる第２のフレームでは、図２２（ｆ）に示すように、第１画像を表示するための電圧が画素ごとに極性を反転して書き込まれる。次に、ｔ２１から始まる第３のフレームでは、図２２（ｇ）に示すように、第２画像を表示するための電圧が第２のフレームから画素ごとに極性を反転して書き込まれる。次に、ｔ２２から始まる第４のフレームでは、図２２（ｈ）に示すように、第２画素を表示するための電圧が第３のフレームから画素ごとに極性を反転して書き込まれる。このように、書き込みごとに画素反転を行う。

【0089】

上記のフレーム反転と画素反転以外にも、例えば、行ごとに極性を反転する走査線反転、列ごとに極性を反転する信号線反転等を適用できる。

【0090】

＜変形例＞
以上、実施形態を説明したが、本開示は、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0091】

実施形態１～実施形態４の表示ユニット２０は、液晶表示パネル２２と光源部３２とを有するが、表示ユニット２０の構成はこれらに限られない。例えば、立体画像表示装置１０は、図２３に示すように、液晶表示パネル２２と光源部３２とを有する表示ユニット２０の代わりに、自発光型表示パネル７１２とシャッタ部７１４とを有する表示ユニット２０Ａを備えてもよい。自発光型表示パネル７１２は、例えば、ＴＦＴによりアクティブマトリクス駆動される有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネルである。シャッタ部７１４は、自発光型表示パネル７１２から出射された光を、間欠的に遮蔽する。シャッタ部７１４は、例えば、ＴＮモードで動作する液晶シャッタである。この場合、制御部８０は、光源駆動信号の代わりに遮蔽信号をシャッタ部７１４に供給する。シャッタ部７１４は、遮蔽信号の遮蔽する遮蔽タイミングと遮蔽する期間に基づいて、自発光型表示パネル７１２から出射された光を、遮蔽する。すなわち、制御部８０は、シャッタ部７１４が自発光型表示パネル７１２から出射された光を遮蔽する遮蔽タイミングを制御することにより、表示ユニット２０が表示光Ｌ１を出射する出射タイミングを制御する。

【0092】

また、立体画像表示装置１０は、図２４に示すように、液晶表示パネル２２と光源部３２とを有する表示ユニット２０の代わりに、自発光型表示パネル７１６と偏光板７１８とを有する表示ユニット２０Ｂを備えてもよい。自発光型表示パネル７１６は、公知の技術により、実施形態１～実施形態３の光源部３２の発光タイミングｔ３０、ｔ３００と同様なタイミングで発光する。偏光板７１８は、自発光型表示パネル７１６から出射された光を、偏光方向が所定の第１方向である表示光Ｌ１として出射する。

【0093】

実施形態１では、表示ユニット２０の光源部３２は直下型バックライトであるが、光源部３２は直下型バックライトに限られない。表示ユニット２０の光源部３２は、例えば、サイドエッジ型バックライトであってもよい。

【0094】

また、偏光切り替え部５０は、ＴＮ液晶素子とＰＬＺＴ素子に限られない。偏光切り替え部５０は、例えば、ファラデー効果を利用した素子であってもよい。

【0095】

さらに、可変焦点レンズユニット４０は、偏光切り替え部５０と偏光二焦点レンズ６０と、液晶レンズ６００とに限られない。例えば、可変焦点レンズユニット４０は、焦点距離が印加される電圧により変化する液体レンズであってもよい。液体レンズとして、例えば、エレクトロウェッティングを利用した液体レンズを用いることができる。エレクトロウェッティングを利用した液体レンズは、絶縁性と疎水性とを有する層で覆われた導電性基板と、導電性基板に沈着した絶縁性の液滴と、絶縁性の液滴に電圧を印加する導電性の液体とを有する。エレクトロウェッティングを利用した液体レンズでは、導電性基板と導電性の液体とによって絶縁性の液滴に電圧を印加することにより、絶縁性の液滴の形状が変化する。これにより、エレクトロウェッティングを利用した液体レンズの焦点距離が変化する。また、液体レンズの他の例として、高屈折液体（屈折率：１．４～１．７）と高屈折液体を挟むＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）膜とを有し、ＰＤＭＳ膜の形状変化により焦点距離が変わる、液体レンズも挙げられる。

【0096】

実施形態１では、偏光切り替え駆動部８４は、異画像の開始タイミングｔ１１の０．２ｍｓ前のタイミングｔ２５から異画像の開始タイミングｔ２１の０．２ｍｓ前のタイミングｔ２６までの期間、ＯＮレベルの切り替え信号を偏光切り替え部５０に供給している。タイミングｔ２５、ｔ２６は、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１の０．２ｍｓ前に限定されない。また、光源駆動部８６は、発光期間Ｔｅを、発光タイミングｔ３０からタイミングｔ２５、ｔ２６の０．２ｍｓ前までの期間に設定しているが、発光期間Ｔｅはタイミングｔ２５、ｔ２６の０．２ｍｓ前までに限られない。また、実施形態４においても、タイミングｔ２５、ｔ２６は、異画像の開始タイミングｔ１１、ｔ２１の０．２ｍｓ前に限定されない。

【0097】

実施形態３では、液晶表示パネル２２と光源部３２と偏光切り替え部５０のそれぞれを４つの領域に区分しているが、区分される領域は４つに限られない。

【0098】

実施形態３では、偏光切り替え部５０と偏光二焦点レンズ６０の代わりに、液晶レンズ６００を備えてもよい。この場合、液晶レンズ６００は、光源部３２の第１出射領域３１１～第４出射領域３１４のそれぞれに対応した４つの可変領域に区分される。可変領域のそれぞれは、焦点切り替え駆動部８１４から供給される切り替え信号に基づいて、独立に、表示光Ｌ１に対する焦点距離を切り替える。なお、可変領域のそれぞれに独立に切り替え信号を供給するために、第１電極６１２と第２電極６２２は線順次走査方向に分割されている。

【0099】

実施形態１～実施形態４では、終了するまでの時間を、画素Ｐの透過率又は輝度、あるいは、表示光Ｌ１が目的とする値の９９％に達するまでの時間としている。終了するまでの時間は、透過率、輝度、偏光方向等の変化量が十分に小さくなるまでの時間であればよい。例えば、実施形態２の偏光切り替え部５０のように、偏光方向が急峻に変化する場合には、終了するまでの時間を、９０％に達するまでの時間としてもよい。

【0100】

実施形態５では、同一の画像の画像信号が液晶表示パネル２２の画素Ｐに２回連続して書き込まれ、液晶表示パネル２２の画素Ｐに書き込まれる電圧の極性は、１回目の書き込みと２回目の書き込みで反転している。図２５に示すように、第１画像と第２画像が１回ごとに書き込まれる場合であっても、以下のように対応できる。具体的には、表示駆動部８２は、連続する第１画像と第２画像の表示において液晶表示パネル２２の画素Ｐに書き込まれる電圧の極性を同一にし、かつ次の第１画像と第２画像の表示の際に、液晶表示パネル２２の画素Ｐに書き込まれる電圧の極性を反転させて対応してもよい。

【0101】

図２６は、図２５における画像の書き換えの例を示している。ここで、表示される画像は、画素Ｐがゲートドライバ２３Ｇに行ごとに線順次で選択されて画像信号に応じて書き換えが行われている。すなわち、図２５に示すｔ１１において第１画像の画像信号が書き込まれると、図２６において円で示す第２画像から第１画像へと線順次に書き換えが行われ、ｔ１２の時点で、図２６において白抜きの四角で示す第１画像に表示が切り替わる。図２６は期間ｔ１１からｔ１２について示しているが、ｔ２１からｔ２２についても、書き換えられる画像が異なるだけで、同様の動作を行う。
なお、図２５では、同一の画像が２フレームに渡って表示されているが、同一の画像は少なくとも１フレーム分書き込まれればよい。

【0102】

図２７は、画素に印加される電圧の極性に係る他の例を示している。図２７では、１フレーム期間ｔ１１－ｔ２１を、画像信号による書き込み期間ｔ１１－ｔ１ｂと１フレーム期間内で画像信号がないブランキング期間ｔ１ｂ－ｔ２１により構成している。また、次の１フレーム期間ｔ２１－ｔ１１を、画像信号による書き込み期間ｔ２１－ｔ２ｂとブランキング期間ｔ２ｂ－ｔ１１により構成している。この場合でも、図２５と同様の極性で画素Ｐに電圧を印加できる。また、図２５と図２７に示す例においても、図２２に示すフレーム反転と画素反転、走査線反転、信号線反転等の反転駆動を適用できる。

【0103】

立体画像表示装置１０がヘッドマウントディスプレイに利用される場合、立体画像表示装置１０は、右眼用の可変焦点レンズユニット４０と左眼用の可変焦点レンズユニット４０とを備えてもよい。また、ヘッドマウントディスプレイは、右眼用の立体画像表示装置１０と左眼用の立体画像表示装置１０とを備えてもよい。

【0104】

各実施形態では、モノクロ液晶パネルを用いた立体画像表示装置１０を例に説明したが、モノクロ液晶パネルに代えて、カラー液晶パネルを用いてもよい。この場合、画素ＰはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）等に色分けされたサブ画素とすることができる。

【0105】

以上、好ましい実施形態について説明したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。

【符号の説明】

【0106】

１０ 立体画像表示装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ 表示ユニット、２２ 液晶表示パネル、２３Ｄ データドライバ、２３Ｇ ゲートドライバ、３２ 光源部、３３ 筐体、３４ ＬＥＤ素子、３５ 実装基板、３６ ドライバ回路、４０ 可変焦点レンズユニット、５０ 偏光切り替え部、５２ 液晶、５３，５１３，５１４ 電極、５４ａ，５４ｂ，５１１，５１２ 透光性基板、５６ シール材、６０ 偏光二焦点レンズ、６１ 第１透光性基板、６１ａ 第１透光性基板の第１主面、６２ 第２透光性基板、６４ 液晶、６６ フレネルレンズ、６７ シール材、８０ 制御部、８２ 表示駆動部、８４ 偏光切り替え駆動部、８６ 光源駆動部、９２ ＣＰＵ、９４ ＲＯＭ、９６ ＲＡＭ、９８ 入出力インタフェース、９９ バス、１０２ 第１表示面、１０４ 第２表示面、２１１ 第１表示領域、２１２ 第２表示領域、２１３ 第３表示領域、２１４ 第４表示領域、３１１ 第１出射領域、３１２ 第２出射領域、３１３ 第３出射領域、３１４ 第４出射領域、４１６ ＰＬＺＴ、５２１ 第１切り替え領域、５２２ 第２切り替え領域、５２３ 第３切り替え領域、５２４ 第４切り替え領域、６００ 液晶レンズ、６１０ 第３透光性基板、６１０ａ 第３透光性基板の第１主面、６１２ 第１電極、６１５ シール材、６２０ 第４透光性基板、６２０ａ 第４透光性基板の第１主面、６２２ 第２電極、６３０ 液晶、７１２，７１６ 自発光型表示パネル、７１４ シャッタ部、７１８ 偏光板、８１４ 焦点切り替え駆動部、Ｌ１，Ｌ２ 表示光、Ｐ 画素、ｔ１１，ｔ２１，ｔ１１１，ｔ１１２，ｔ１１３，ｔ１１４，ｔ２１１，ｔ２１２，ｔ２１３，ｔ２１４ 異画像の開始タイミング（タイミング）、ｔ１２，ｔ２２，ｔ２５，ｔ２６，ｔ１ｂ，ｔ２ｂ タイミング、ｔ３０，ｔ３００ 発光タイミング、Ｔｄ１，Ｔｄ２，Ｔｐ１，Ｔｐ２ 時間、Ｔｅ 発光期間

【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】