JP2004264357A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】後方から照射される光を透過して画像を表示する画像表示装置において、少なくとも裏面に偏光板251が配設される液晶表示パネル252と該液晶表示パネル252の裏面の偏光板251の後面に取り付けられる微細位相差板253とにより液晶表示パネルユニット227を構成して、これらの取付ベース部材223の開口部260を形成する起立壁262とカバー部材224とによって、液晶表示パネルユニット227とその前面に配設される拡散板226とを、液晶表示パネル252の偏光板250、251を含む領域にて前後方向に押圧支持可能にした。
【選択図】 図8
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示装置に関し、特に、観察者が特別なメガネをかけることなく立体視することができる三次元画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来三次元画像表示装置は、光源の前面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部と左眼用偏光フィルタ部とを配置し、この各フィルタ部を通過した各光をフレネルレンズで平行光として液晶表示素子に照射し、この液晶表示素子の両面の偏光フィルタのそれぞれを、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、且つ、光源側と観察側の対向する直線偏光フィルタライン部を直交する偏光方向とし、液晶表示素子の液晶パネルには2枚の偏光フィルタ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を交互に表示する構成であった。また、光源側の偏光フィルタを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、観察側の偏光フィルタを光源側の偏光フィルタの一方の直線偏光フィルタライン部を有する直線偏光フィルタとし、液晶表示素子の液晶パネルには光源側の偏光フィルタ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を交互に表示する構成であった(例えば、特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−63199号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の画像表示装置のように、液晶パネルの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形成するのは難しい。
【0005】
こうしたフィルタは、実際には1つの直線偏光フィルタに光の位相を変える位相差板等を組み合わせて配設することになる。
【0006】
半面、これらを組み合わせる場合は、互いの位置を合わせて配設ならびに支持しなければならず、また、この場合液晶パネルに偏光フィルタを間に位相差板等を配設するために、支持が悪いと、位置ずれを起こしたり、位相差板等が破損しかねないという問題があった。
【0007】
この発明は、このような問題点を解決することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、後方から照射される光を透過して画像を表示する画像表示装置において、前記画像表示装置は、光を透過して画像を表示するための前側構成部と、光を発光する光源を備えた後側構成部とから構成し、前記前側構成部は、フレネルレンズと、少なくとも裏面に偏光板が配設された液晶表示パネルと該液晶表示パネルの裏面の偏光板の後面に取り付けられる微細位相差板とから構成される液晶表示パネルユニットと、前記液晶表示パネルユニットの前面に配設される拡散板と、所定の大きさの開口部を持ち、前記フレネルレンズと液晶表示パネルユニットと拡散板とを取り付ける取付ベース部材と、前記取付ベース部材の前面側に取り付けるカバー部材と、を備え、前記取付ベース部材は、枠部の内周に沿って前記開口部を形成する所定高さの起立壁を備え、該起立壁の前面側に前記液晶表示パネルユニットと拡散板とを収納可能な収納部が形成されると共に、裏面側に前記フレネルレンズの取付部が形成され、前記カバー部材は、前記開口部に対応した開口を備え、前記取付ベース部材の起立壁の前面側の収納部に前記液晶表示パネルユニットと拡散板とを収納して、前記取付ベース部材に取り付けた状態にあって、前記開口の外周領域であって前記起立壁と対向する位置に前記拡散板と当接する当接部が形成され、前記取付ベース部材の起立壁と前記カバー部材の当接部とによって、前記液晶表示パネルユニットと拡散板とを、液晶表示パネルの偏光板を含む領域にて前後方向に押圧支持可能にした。
【0009】
第2の発明は、第1の発明において、前記液晶表示パネルユニットは、前記収納部に収納される場合に前記液晶表示パネルの下面が前記収納部の底板上面に載置される状態で収納され、この状態で前記取付ベース部材に形成される開口部に対応した部位に、液晶表示パネルの画像表示面を位置させると共に前記偏光板および前記微細位相差板を対応して取り付けるようにした。
【0010】
第3の発明は、第1、第2の発明において、前記液晶表示パネルユニットは、前記微細位相差板を前記液晶表示パネルの裏面に配設された偏光板と接触する接触領域と、該接触領域を間に挟んだ端部位置に前記偏光板と接触せずに前記液晶表示パネルに対向する非接触領域とを形成するようにして、前記非接触領域の所定部位において前記液晶表示パネルと前記微細位相差板とを接着固定するようにした。
【0011】
第4の発明は、第1〜第3の発明において、前記後側構成部は、前記光源としての線状発光源と、反射部材と、これらを収納する筐体と、を備え、前記筐体には、前記フレネルレンズの後方側に位置する上部空間と、該上部空間の下方に位置する下部空間とが形成され、前記線状発光源は、前記下部空間に、前記液晶表示パネルに対して左右方向に設けられると共に、前記反射部材に向けて光を発光するように配設され、前記反射部材は、前記上部空間に、前記線状発光源からの光を前記フレネルレンズに向けて反射するように所定角を持って配設され、前記フレネルレンズに対して前記線状発光源が前記反射部材を介して所定間隔離れた位置となるように構成した。
【0012】
【発明の効果】
第1の発明では、少なくとも裏面に偏光板が配設された液晶表示パネルと該液晶表示パネルの裏面の偏光板の後面に取り付けられる微細位相差板とから構成される液晶表示パネルユニットを備え、取付ベース部材は、枠部の内周に沿って開口部を形成する所定高さの起立壁を備え、該起立壁の前面側に液晶表示パネルユニットと拡散板との収納部が、裏面側にフレネルレンズの取付部が形成され、カバー部材は、開口部に対応した開口を備え、取付ベース部材の起立壁の前面側の収納部に液晶表示パネルユニットと拡散板とを収納して、取付ベース部材に取り付けた状態にあって、開口の外周領域であって起立壁と対向する位置に拡散板と当接する当接部が形成され、取付ベース部材の起立壁とカバー部材の当接部とによって、液晶表示パネルユニットと拡散板とを、液晶表示パネルの偏光板を含む領域にて前後方向に押圧支持可能にしたので、偏光板の後面に微細位相差板を取り付ける液晶表示パネルユニットを的確に収納支持することができ、その支持状態によって位置ずれを起こしたり、微細位相差板等が破損するようなことを防止できる。
【0013】
第2の発明では、液晶表示パネルユニットは、取付ベース部材の収納部に収納される場合に液晶表示パネルの下面が収納部の底板上面に載置される状態で収納され、この状態で取付ベース部材の開口部に対応した部位に、液晶表示パネルの画像表示面を位置させると共に偏光板および微細位相差板を対応して取り付けようにしたので、常に安定した状態で収納できるので、開口部と画像が表示される位置とずれることが無くなり、立体画像を適切に提供することができる。
【0014】
第3の発明では、液晶表示パネルユニットは、微細位相差板を液晶表示パネルの裏面に配設された偏光板と接触する接触領域と、該接触領域を間に挟んだ端部位置に偏光板と接触せずに液晶表示パネルに対向する非接触領域とを形成するようにして、非接触領域の所定部位において液晶表示パネルと微細位相差板とを接着固定するようにしたので、取付ベース部材の起立壁とカバー部材の当接部とによって押圧支持される構成とによって、非接触領域の所定部位を単に固定するといった構成では微細位相差板がはずれてしまうようなことが防止でき、液晶表示パネルおよび微細位相差板が充分支持され、微細位相差板の良好な取付作業性が得られる。
【0015】
例えば、接着領域(例えば、接着領域全面)で接着固定するような場合には、この接着具合により表示面部分の光の透過具合がおかしなものになってしまうおそれがあったり、また作業性が困難であるが、接着部位が非接触領域で所定箇所であるので、作業性が良くなると共に画像表示面で接着剤等を透過させずにすむので画像表示装置毎にばらつきのある立体画像表示となってしまうことを抑止できる。
【0016】
第4の発明では、立体画像表示における光源を適切に配置できると共に、装置の奥行きを小さくしてコンパクトにでき、設置性を向上できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【0018】
図1と図2は、本発明の実施の形態の画像表示装置を外装ケースに組み入れた画像表示ボックスの斜視図と分解斜視図、図3と図4は、本発明の実施の形態の画像表示装置の斜視図とその後側構成部の分解斜視図である。
【0019】
画像表示ボックス200の外装ケースは、前面カバーパネル201と後部カバ−ボックス202とにより構成される。
【0020】
画像表示装置220は、前面ユニット221(前側構成部)と後部ユニット222(後側構成部)等から構成される。
【0021】
前面ユニット221は、後述するように、取付ベース223にカバー枠224、レンズ保持枠225を介してディフューザ(拡散板)226、液晶表示パネルユニット227、フレネルレンズ228が組み付けられる。
【0022】
後部ユニット222は、前面ユニット221のフレネルレンズ228の後方側に上部空間を、その下方に下部空間を形成する後部ケース230に、光源(光源ユニット)231、ミラー(反射部材)232が組み付けられる。
【0023】
光源231は、ホルダ233の中央部およびその両側にホルダ前方向に所定角度斜行して形成した周辺部に図5のように所定複数の光源234が連続して配置され、線状発光源に構成されると共に、後部ケース230の下部空間に液晶表示パネルユニット227に対してホルダ233の周辺部を左右方向に、かつ後側斜め上方(周辺部の光源は後側斜め内側上方)に向けて光を発光するように、下部空間の後部壁に、後傾して取り付けられる。
【0024】
ミラー232は、光源231の各光源234の光をフレネルレンズ228に照射(反射)するように、後部ケース230の上部空間の所定角度前傾した上半壁に取り付けられる。
【0025】
各光源234は、ホルダ233に、それぞれ光軸中心がフレネルレンズ228のほぼ中心部を通るように、かつフレネルレンズ228の中心部からほぼ等距離に位置するように、配置されると共に、フレネルレンズ228の中心部からその焦点距離にほぼ等しい距離に来るように、光源231の位置が定められる(光源234の光、フレネルレンズ228の中心部からの距離は、ミラー232を系路にする)。
【0026】
この場合、光源231の複数の光源234は、ホルダ233の中央部と周辺部との間で折線状に配列するが、ホルダ233を弧状に形成してあるいはホルダ233の光源収納部を弧状に形成して、複数の光源234を連続した弧状に配列するようにして良い。
【0027】
光源231の前面には、複数の光源234のうち、右側の光源234aの光を左眼用の偏光の光に、左側の光源234bの光を右眼用の偏光の光にする偏光フィルタ235(図13)が取り付けられる。
【0028】
前面ユニット221は、後部ユニット222の後部ケース230の前側開口面の上方に組み付けられ、前面ユニット221の下部であって、後部ケース230の前側開口面の下方には、後部ケース230の下部空間の光源231の光源カバー236が取り付けられる。さらにこの画像表示装置220の裏面には、光源231を冷却するために設けられた空冷用のファンが設けられている。
【0029】
上記のように構成される画像表示装置220を画像表示ボックス200内に収納する場合には、この画像表示装置220の前面には、前面カバーパネル201が取り付けられ、後部には、基板ホルダ237、238に駆動用の基板が配設されると共に、後部カバ−ボックス202が取り付けられる。
【0030】
後部ユニット222の後部ケース230の下部空間に光源(光源ユニット)231を配設するので、フレネルレンズ228に対して、ミラー232を系路にして、フレネルレンズ228の焦点距離にほぼ等しい間隔を空けて光源231を配設でき(後述するように、光源231の光をフレネルレンズ228を介して、左眼ゾーンの光と右眼ゾーンの光とに屈折させるため)、装置をコンパクトにできる。また、光源231をその下部空間の後部壁に、後傾して取り付けるので、小さなスペースですむ。
【0031】
なお、装置の用途、設置あるいは画像表示ボックス200の構成上、高さを低くする場合には、後部ケース230の中央部の奥行きを大きくして、その最後部に光源231を配設するようにして良い。
【0032】
図6〜図8は、画像表示装置220の前面ユニット221の斜視図と分解斜視図と部分断面図、図9、図10は、取付ベース223の斜視図と裏面側斜視図、図11、図12は、液晶表示パネルユニット227の表面図と裏面図である。
【0033】
液晶表示パネルユニット227は、第1、第2偏光板250,251と液晶表示パネル252と微細位相差板253とから構成される。
【0034】
液晶表示パネル252は、所定の大きさの2枚のガラス基材254、255の間に所定の角度(例えば、90度)ねじれて配向された液晶等(図示しない)が配置されており、例えば、TFT型の液晶表示パネルに構成されている。
【0035】
この場合、液晶表示パネル252の後側のガラス基材255を基準に形成するように、前側のガラス基材254の大きさは後側のガラス基材255よりもわずかに小さく形成される。
【0036】
第1、第2偏光板250,251は、それぞれ一定の偏光の光のみを透過し、互いの偏光軸を直交する向きに、第1偏光板250は液晶表示パネル252の前面に、第2偏光板251は液晶表示パネル252の裏面に貼り付けられる。
【0037】
この第1、第2偏光板250,251は、ほぼ同一の大きさに形成されるが、少なくとも第2偏光板251は、図12のように液晶表示パネル252の後側のガラス基材255の上縁部、下縁部に所定の空き領域Gを残す大きさに形成される。すなわち、微細位相差板253を液晶表示パネル252の裏面に配設された偏光板251と接触する接触領域が形成されると共に、その接触領域を間に挟んだ端部位置につまり空き領域Gによって微細位相差板253を偏光板251と接触せずに液晶表示パネル252に対向する非接触領域が形成される。よって偏光板251は微細位相差板253に全面接触されており、接触した部分と接触していない部分とが混在して映像の見え方が変化してしまうのを防いでいる。なお、偏光板251と微細位相差板253とでわずかな間隔(例えば100μ)を設けて全面非接触としても良く、この場合は、偏光板251の外周部分でさらに大きな間隔となる非接触領域が形成される。
【0038】
微細位相差板253は、図13のように光透過性の基材(例えば、ガラス基材)256に、微細な幅の1/2波長板257が設けられた領域258aと、1/2波長板257が設けられていない1/2波長板257の幅と同一の微細な幅の領域258bとが繰り返して設けられている。この領域258a、258bは、液晶表示パネル252の表示単位と略同一のピッチとして、表示単位毎(すなわち、表示単位の水平ライン毎)に交互に設けられている。
【0039】
この微細位相差板253は、液晶表示パネル252(液晶表示パネル252の後側のガラス基材255)とほぼ同一の大きさに形成され、基材256の裏面(領域258a、258bの凹凸のない平面側)を通して領域258a、258bを液晶表示パネル252の表示ラインに合わせ、液晶表示パネル252の裏面の第2偏光板251の周辺部位に接着剤を介して接着される。
【0040】
すなわち、微細位相差板253は、基材256の裏面を通して領域258a、258bを液晶表示パネル252の表示ラインに合わせ、図12のように基材256の裏面の所定の周辺部位Hを、液晶表示パネル252の後側のガラス基材255の上縁部、下縁部等に形成される空き領域Gの所定の部位にて接着剤Kを介して接着される。
【0041】
この場合、液晶表示パネル252に対して微細位相差板253の位置合わせを行うために、液晶表示パネル252のガラス基材255の空き領域Gと微細位相差板253の基材256の所定の周辺部位Hとに、合いマークとして、いくつかの例えば十字マークMを施しておき、この十字マークMを基点として定めた位置に接着剤Kの塗布位置を設定して、接着剤Kを塗布する。本例では、基点となる十字マークMを上下の2箇所に設け、このマークMを基点に上部および下部に各々3箇所、左右側部の各々1箇所に接着剤Kを塗布している。なお、十分な接着量が得られれば接着剤Kの位置や数は少なくしても良い。なお、これらの十字マークMを接着剤Kの塗布箇所に合わせて施して、対応して接着剤Kを塗布するようにしても良い。
【0042】
ディフューザ226は、液晶表示パネル252を透過した光を上下方向に拡散する拡散手段として機能するもので、液晶表示パネル252(液晶表示パネル252の後側のガラス基材255)とほぼ同一の大きさに形成される。
【0043】
フレネルレンズ228は、一側面に同心円上の凹凸を有するレンズ面を有した平板状の凸レンズで、液晶表示パネル252と同程度の大きさに形成される。
【0044】
取付ベース223は、矩形状の所定の大きさの開口部260を持ち、枠部261の内周に沿って該開口部260を形成する所定高さの起立壁262が備えられ、起立壁262の前面側に、前部内周壁263で囲われる液晶表示パネルユニット227とディフューザ226との収納部264が、起立壁262の裏面側に、後部内周壁265で囲われるフレネルレンズ228の取付部266が形成される。
【0045】
開口部260は、液晶表示パネル252の両面に貼り付けられた第1、第2偏光板250,251よりも小さく、液晶表示パネル252の表示領域と同程度の大きさに形成される。
【0046】
この場合、枠部261の下部側の起立壁262の高さは、図8のように収納部264に液晶表示パネルユニット227を収納した状態(液晶表示パネルユニット227を収納部264底面に載置した状態)で、液晶表示パネル252の両面の第1、第2偏光板250,251の下端部よりも高位置となるように形成される。枠部261の上部側の起立壁262の高さは、同じく収納部264に液晶表示パネルユニット227を収納した状態で、液晶表示パネル252の両面の第1、第2偏光板250,251の上端部よりも低位置となるように形成される。枠部261の左右の起立壁262の高さは、上部側の起立壁262と同じ高さに形成される。
【0047】
枠部261の裏面の周縁部には、4カ所に後部ユニット222の後部ケース230への組み付け用の嵌合爪267が突設される。
【0048】
枠部261の後部内周壁265の周縁部には、3カ所にレンズ保持枠225の係止用の嵌合爪268が突設される。
【0049】
カバー枠224は、取付ベース223の開口部260に対応した開口270と、起立壁262に対応した前壁部271とが形成され、枠周壁部272は取付ベース223の枠部261の前部外周に嵌合するように形成される。
【0050】
開口270は、取付ベース223の開口部260とほぼ同一の大きさに、図8のようにカバー枠224を取付ベース223に、枠周壁部272を取付ベース223の枠部261の前部外周に嵌合して、組み付けた状態で、取付ベース223の開口部260の正面に位置するように、開口270を囲う前壁部271が開口部260を囲う起立壁262に正面に対峙するように、形成される。
【0051】
前壁部271には、液晶表示パネル252の前面のディフューザ226に当接する当接部273が形成され、当接部273は、前壁部271の全周に、起立壁262に対向する位置に開口270の周縁部にかけて起立壁262側に反らして弾発支持力を得る形状に形成される。
【0052】
枠周壁部272には、周囲8カ所に取付ベース223の枠部261の前部外周に形成された取り付け用の係止突起274と係止される係止孔275が設けられる。枠周壁部272の上部には、固定ネジ用の穴を設けた取り付け片276が形成される。
【0053】
すなわち、液晶表示パネル252の前面に第1偏光板250、裏面に第2偏光板251、微細位相差板253を装着した液晶表示パネルユニット227ならびにその前面に配設するディフューザ226を、取付ベース223の前面側の収納部264に収納して、カバー枠224の枠周壁部272を取付ベース223の枠部261の前部外周に嵌め、その前部外周の係止突起274を枠周壁部272の係止孔275に係止すると、組み付けられる。
【0054】
この状態では、図8のようにカバー枠224の前壁部271の当接部273がディフューザ226に当接して、ディフューザ226、液晶表示パネルユニット227がカバー枠224の当接部273と正対する取付ベース223の起立壁262に押圧支持されると共に、取付ベース223の起立壁262が囲う開口部260ならびにカバー枠224の開口270は、液晶表示パネル252の両面の第1、第2偏光板250,251よりも小さく、つまり取付ベース223の起立壁262とカバー枠224の当接部273との間に第1、第2偏光板250,251の端部が介在して、取付ベース223の起立壁262とカバー枠224の当接部273とによって、ディフューザ226、液晶表示パネルユニット227は、液晶表示パネル252の両面の第1、第2偏光板250,251ならびに微細位相差板253を含んで、前後方向に所定の弾発力で押圧支持される。つまり、第1偏光板250、液晶表示パネル252、第2偏光板251、微細位相差板253とが隙間なく重合する部分を含めて起立壁262と当接部273とで押圧支持をするようにしたので、この重合部分は押圧されるどの部分も同じ厚みとなるので押圧される力も一定となり、偏った力が加えられる場合に比べて、支持がされやすくなる。つまり、微細位相差板253も十分に支持されるので、端部領域の空き領域Gの所定の部位に接着剤を用いるのみで接着状態を維持可能である(前面接着をして強固に接着しなくても良い)。また、同じ厚みにならない場合があり得る部位(接着領域等)のみを押圧支持するような場合には、偏った力が加わりかねないが、一定の力で押圧されるので、破損防止しやすい。
【0055】
したがって、2枚の偏光板250,251ならびに微細位相差板253を配設する液晶表示パネルユニット227を的確に収納支持することができ、その支持状態によって位置ずれを起こしたり、微細位相差板253等が破損するようなことを防止できる。
【0056】
また、フレネルレンズ228は、取付ベース223の裏面側の取付部266に納めて、レンズ保持枠225を嵌め、係止用の嵌合爪268に係止すると、組み付けられる。
【0057】
図13は画像表示装置220の画像表示の説明図である。
【0058】
光源231の左右の光源234a、234bの前面には、偏光フィルタ235が取り付けられている。偏光フィルタ235は右側の光源234aの前面領域(右側領域)235aと左側の光源234bの前面領域(左側領域)235bとで透過する光の偏光が異なる(例えば、右側領域235aと左側領域235bとで透過する光の偏光を90度ずらす)ように設定されている。
【0059】
左右の光源234a、234bから放射された光は、偏光フィルタ235によって一定の偏光の光のみが透過される。すなわち、左右の光源234a、234bから放射された光のうち、偏光フィルタ235の右側領域235aを通過した光(右側の光源234aの光)と、左側領域235bを通過した光(左側の光源234bの光)とが異なる偏光の光としてフレネルレンズ228に照射される。後述するように、偏光フィルタ235の右側領域235aを通過した光は観察者の左目に到達し、左側領域235bを通過した光は観察者の右目に到達するようになっている。
【0060】
フレネルレンズ228は凸レンズであり、フレネルレンズ228では左右の光源234a、234bから拡散するように放射された光の光路を略平行に屈折して微細位相差板253を透過して、液晶表示パネル252に照射する。
【0061】
このとき、微細位相差板253から照射される光は、上下方向に広がることがないように出射され、液晶表示パネル252に照射される。すなわち、微細位相差板253の特定の領域を透過した光が、液晶表示パネル252の特定の表示単位の部分を透過するようになっている。
【0062】
また、液晶表示パネル252に照射される光のうち、偏光フィルタ235の右側領域235aを通過した光と左側領域235bを通過した光とは、異なる角度でフレネルレンズ228に入射し、フレネルレンズ228で屈折して左右異なる経路で液晶表示パネル252から放射される。
【0063】
液晶表示パネル252に入射した光は、液晶に電圧が加わっていない状態では、入射光の偏光が90度ずらして出射される。一方、液晶に電圧が加わっている状態では、液晶のねじれが解けるので、入射光はそのままの偏光で出射される。
【0064】
液晶表示パネル252の光源231側には、微細位相差板253及び偏光板251(第2偏光板)が配置されており、観察者側には、偏光板250(第1偏光板)が配置されている。
【0065】
微細位相差板253は、設けられた1/2波長板257によって透過する光の位相を変える領域258aと、1/2波長板257が設けられていないために透過する光の位相を変えない領域258bとが微細な間隔で繰り返して設けられている。
【0066】
1/2波長板257は、その光学軸を偏光フィルタ235の右側領域235aを透過する光の偏光軸と45度傾けて配置して、右側領域235aを透過した光の偏光軸を90度回転させて出射する。すなわち、右側領域235aを透過した光の偏光を90度回転させて、左側領域235bを透過する光の偏光と等しくする。すなわち、1/2波長板257が設けられていない領域258bは左側領域235bを通過した、偏光板251と同一の偏光を有する光を透過し、1/2波長板257が設けられた領域258aは右側領域235aを通過した、偏光板251と偏光軸が直交した光を、偏光板251の偏光軸と等しくなるように回転させて出射する。
【0067】
この微細位相差板253の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル252の表示単位と略同一のピッチとして、表示単位毎(すなわち、表示単位の水平ライン毎)に透過する光の偏光が異なるようにする。よって、液晶表示パネル252の表示単位の水平ライン(走査線)毎に対応する微細位相差板の偏光特性が異なるようになって、水平ライン毎に出射する光の方向が異なる。
【0068】
このように、微細位相差板253の偏光特性の繰り返し毎に異なる光を液晶表示パネル252の表示素子(水平ライン)に照射する必要があるため、微細位相差板253を透過して液晶表示パネル252に照射される光は、上下方向の拡散を抑制したものである必要がある。
【0069】
すなわち、微細位相差板253の光の位相を変化させる領域258aは、偏光フィルタ235の右側領域235aを透過した光を、左側領域235bを透過した光の偏光と等しくして透過する。また、微細位相差板253の光の位相を変化させない領域258bは、偏光フィルタ235の左側領域235bを透過した光をそのまま透過する。そして微細位相差板253を出射した光は、左側領域235bを透過した光と同じ偏光を有して、液晶表示パネル252の光源側に設けられた偏光板251に入射する。
【0070】
偏光板251は第2偏光板として機能し、微細位相差板253を透過した光と同一の偏光の光を透過する偏光特性を有する。すなわち、偏光フィルタ235の左側領域235bを透過した光は第2偏光板251を透過し、偏光フィルタ235の右側領域235aを透過した光は偏光軸を90度回転させられて第2偏光板251を透過する。また、偏光板250は第1偏光板として機能し、偏光板251と90度異なる偏光の光を透過する偏光特性を有する。
【0071】
このような微細位相差板253、偏光板251、液晶表示パネル252及び偏光板250を組み合わせて画像表示装置を構成する。このとき、液晶に電圧が加わった状態では、微細位相差板253を透過した光は偏光板250を透過する。一方、液晶に電圧が加わっていない状態では、微細位相差板253を透過した光は偏光が90度ねじれて液晶表示パネル252から出射されるので、偏光板250を透過しない。
【0072】
ディフューザ226は、第1偏光板250の前面側(観察者側)に取り付けられており、液晶表示パネルを透過した光を上下方向に拡散する。
【0073】
図14は、画像表示装置220の駆動回路600を示すブロック図である。
【0074】
画像表示装置を駆動するための主制御回路601には、CPU611、プログラムなどを予め格納したROM612、CPU611の動作時にワークエリアとして使用されるメモリであるRAM613が設けられている。これらのCPU611、ROM612及びRAM613はバス618によって接続されている。このバス618はCPU611がデータの読み書きをするために使用するアドレスバス及びデータバスから構成されている。
【0075】
また、外部との入出力を司る通信インターフェース615、入力インターフェース616及び出力インターフェース617が、バス618に接続されている。通信インターフェース615は、所定の通信プロトコルに従ってデータ通信を行うためのデータ入出力部である。入力インターフェース616、出力インターフェース617は、画像表示装置に表示する画像データを入出力する。
【0076】
また、バス618には、表示制御回路602のグラフィック・ディスプレイ・プロセッサ(GDP)651が接続されている。GDP651は、CPU611によって生成された画像データを演算し、RAM653に設けられたフレームバッファに書き込んで、画像表示装置に対して出力する信号(RGB、V BLANK、V_SYNC、H_SYNC)を生成する。GDP651には、ROM652及びRAM653が接続されており、RAM653には、GDP651が動作するためのワークエリア及び表示データを記憶するフレームバッファが設けられている。また、ROM652には、GDP651が動作するために必要なプログラム及びデータが記憶されている。
【0077】
また、GDP651には、GDP651にクロック信号を供給する発振器658が接続されている。発振器658が生成するクロック信号は、GDP651の動作周期を規定し、GDP651から出力される同期信号(例えば、V_SYNC、VBLAMNK)の周期を生成する。
【0078】
GDP651から出力されるRGB信号は、γ補正回路659に入力されている。このγ補正回路659は、画像表示装置の信号電圧に対する照度の非線形特性を補正して、画像表示装置の表示照度を調整して、画像表示装置に対して出力するRGB信号を生成する。
【0079】
合成変換装置670は、右目用フレームバッファ、左目用フレームバッファ及び立体視用フレームバッファが設けられており、GDP651から送られてきた右目用画像を右目用フレームバッファに書き込み、左目用画像を左目用フレームバッファに書き込む。そして、右目用画像と左目用画像とを合成して立体視用画像を生成して立体視用フレームバッファに書き込んで、立体視用画像データをRGB信号として画像表示装置に出力する。
【0080】
この右目用画像と左目用画像との合成による立体視用画像の生成は、微細位相差板253の1/2波長板257の間隔毎に、右目用画像と左目用画像と組み合わせる。具体的には、本実施の形態の画像表示装置の微細位相差板253の1/2波長板257は液晶表示パネル252の表示単位の間隔で配置されているので、液晶表示パネル252の表示単位の横方向ライン(走査線)毎に右目用画像と左目用画像とが交互に表示されるように立体視用画像を表示する。
【0081】
L信号出力中にGDP651から送信されてきた左目用画像データを左目用フレームバッファに書き込み、R信号出力中にGDP651から送信されてきた右目用画像データを右目用フレームバッファに書き込む。そして、左目用フレームバッファに書き込まれた左目用画像データと、右目用フレームバッファに書き込まれた右目用画像データとを走査線一本毎読み出して、立体視用フレームバッファに書き込む。
【0082】
画像表示装置内には液晶ドライバ(LCD DRV)681、バックライトドライバ(BL DRV)682が設けられている。液晶ドライバ(LCD DRV)681は、合成変換装置670から送られてきたV BLANK信号、V_SYNC信号、H_SYNC信号及びRGB信号に基づいて、液晶表示パネルの電極に順次電圧をかけて、液晶表示パネルに立体視用の合成画像を表示する。
【0083】
バックライトドライバ682は、GDP651から出力されたDTY_CTR信号に基づいて光源(バックライト)234a、234bに加わる電圧のデューティー比を変化させて、液晶表示パネル252の明るさを変化させる。
【0084】
図15、図16は、画像表示装置220の光学系を示す側面図、平面図である。ただし、図15中、光源231は中央部のみを示し、点線で表した光源231は見かけ上の位置である。また、図16においては、ミラー232を省略して、光源231を見かけ上の位置に、光源234(左右の光源234a、234b)を概略的に表してある。
【0085】
図15に示すように、各光源234a、234bから放射された光は偏光フィルタ235を透過して放射状に広がっている。
【0086】
右側の光源234aから放射され偏光フィルタ235の右側領域235aを透過した光(一点鎖線で光路の中心を示す)は、フレネルレンズ228に到達し、フレネルレンズ228で光の進行方向を変えられて、微細位相差板253、液晶表示パネル252を透過して左眼ゾーンに至る。
【0087】
光源231の中央部位(中心から右側)に右側の光源234aを連続して配置してあるため、左眼ゾーンに至る光の照度は高くなる。すなわち、中心側の光源234aからの光はAL領域に至るが、これに隣接する光源234aからの光はそのAL領域に大きく重なり合った領域に出射され、このように順に隣接する光源234aからの光は順に重なり合った領域に出射される。したがって、左眼ゾーンに十分な光が照射されるのである。
【0088】
左側の光源234bから放射され偏光フィルタ235の左側領域235bを透過した光(一点鎖線で光路の中心を示す)は、フレネルレンズ228に到達し、フレネルレンズ228で光の進行方向を変えられて、微細位相差板253、液晶表示パネル252を透過して右眼ゾーンに至る。
【0089】
光源231の中央部位(中心から左側)に左側の光源234bを連続して配置してあるため、右眼ゾーンに至る光の照度は高くなる。すなわち、中心側の光源234bからの光はAR領域に至るが、これに隣接する光源234bからの光はそのAR領域に大きく重なり合った領域に出射され、このように順に隣接する光源234bからの光は順に重なり合った領域に出射される。したがって、右眼ゾーンに十分な光が照射されるのである。
【0090】
液晶表示パネル252の走査線ピッチと、微細位相差板253の偏光特性の繰り返しピッチとを等しくして、液晶表示パネル252の走査線ピッチ毎に異なる方向から到来した光を照射し、異なる方向に光を出射する。
【0091】
右側の光源234aから放射され、偏光フィルタ235の右側領域235aを透過した光は、フレネルレンズ228を透過して、微細位相差板253に到達し、偏光を90度回転させて出射する(右側領域235aを透過した光を透過する)微細位相差板253の領域258aを透過し、さらに、液晶表示パネル252を透過して、左眼ゾーンに至る。すなわち、液晶表示パネル252の領域258aに対応する位置の表示素子によって表示された左目画像が左目に到達する。
【0092】
なお、この微細位相差板253の領域258aと交互に並んで配置されている領域258bは光の偏光を変化させないので、偏光フィルタ235の右側領域235aからの光は液晶表示パネル252の偏光板251つまり液晶表示パネル252の領域258bに対応する位置の表示素子(右目用画像を表示)を透過することはない。
【0093】
左側の光源234bから放射され、偏光フィルタ235の左側領域235bを透過した光は、フレネルレンズ228を透過して、微細位相差板253に到達し、偏光フィルタ235の左側領域235bの同一偏光の光を透過する微細位相差板253の領域258bを透過して、液晶表示パネル252を透過して、右眼ゾーンに至る。すなわち、液晶表示パネル252の領域258bに対応する位置の表示素子によって表示された右目画像が右目に到達する。
【0094】
なお、この微細位相差板253の領域258bと交互に並んで配置されている領域258aは光の偏光を変化させるので、偏光フィルタ235の左側領域235bからの光は液晶表示パネル252の偏光板251つまり液晶表示パネル252の領域258aに対応する位置の表示素子(左目用画像を表示)を透過することはない。
【0095】
一方、フレネルレンズ228、液晶表示パネル252での複屈折や散乱によって右目用画像と左目用画像とが重なるクロストークを生じるが、これに対し、左右方向にそれぞれ複数の右側光源234a、左側光源234bを配列したので、クロストークを低減することができる。
【0096】
右側光源234a、左側光源234bをそれぞれ複数配列したことによって、前述したように左眼ゾーン、右眼ゾーンにそれぞれ十分な光が照射される。すなわち、左眼ゾーンには十分な光度の左目画像が到達し、右眼ゾーンには十分な光度の右目画像が到達する。そのため、フレネルレンズ228、液晶表示パネル252での複屈折や散乱によって右目用画像が左目に、また左目用画像が右目に入っても、左目に到達する左目画像との光度差、また右目に到達する右目画像との光度差が相対的に大きくなり、クロストークを十分に低減できるのである。
【0097】
したがって、右目画像と左目画像とによって、観察者は立体画像を認識しやすくなり、両眼視差に基づく3次元知覚により容易に立体視することができる。
【0098】
また、光源231の右周辺部位に配置された複数の右側光源234aからの光は左眼ゾーンの左側に広角(DL領域)に出射され、光源231の左周辺部位に配置された複数の左側光源234bからの光は右眼ゾーンの右側に広角(DR領域)に出射される。
【0099】
したがって、画像表示装置の視野角が増大する。そのため、本画像表示装置でテレビゲーム等を行う場合あるいは本画像表示装置を遊技機(パチンコ機等)の画像表示装置に用いた場合に、遊技者だけでなく、周囲の者、大勢の人が画像を見ることができる。
【0100】
なお、DL領域、DR領域では立体画像を見れないが、2次元画像として見ることができる。
【0101】
図17は、画像表示装置220を組み込んだ画像表示ボックス200を遊技機(パチンコ機)1に取り付けた場合の遊技機1の裏面を示す。
【0102】
遊技領域を形成する遊技盤の中央表面に画像表示装置220の画面の表示窓(センタケース)を取り付けると共に、遊技盤の裏面に上部裏面構成部材(取付台:入賞球の案内流路を備えることもある)2を介して画像表示ボックス200を取り付ける。下部裏面構成部材3は、入賞球の案内流路を備えると共に、遊技盤に配設した大入賞口や普通電動入賞装置等の裏面側をカバーする。
【0103】
パチンコ機の場合、島設備に取り付けるため、他の機械との干渉を避けるため、画像表示装置220、画像表示ボックス200の奥行きは小さい方が良いが、干渉する心配がない場合は、画像表示装置220の後部ケース230の最後部もしくは下部後方に光源231を配設して、光源231が画像表示ボックス200の後部カバ−ボックス202の最後部もしくは下部最後部に位置するように構成すれば、光源231の冷却性、放熱性を向上できる。
【0104】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の画像表示ボックスの斜視図である。
【図2】画像表示ボックスの分解斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態の画像表示装置の斜視図である。
【図4】画像表示装置の後部ユニットの分解斜視図である。
【図5】光源の正面図である。
【図6】画像表示装置の前面ユニットの斜視図である
【図7】画像表示装置の前面ユニットの分解斜視図である。
【図8】画像表示装置の前面ユニットの断面図である。
【図9】取付ベースの斜視図である。
【図10】取付ベースの裏面側斜視図である。
【図11】液晶表示パネルユニットの表面図である。
【図12】液晶表示パネルユニットの裏面図である。
【図13】画像表示装置の画像表示の説明図である。
【図14】画像表示装置の駆動回路のブロック図である。
【図15】画像表示装置の光学系の側面図である。
【図16】画像表示装置の光学系の平面図である。
【図17】画像表示ボックスを取り付けた遊技機の裏面図である。
【符号の説明】
200 画像表示ボックス
201 前面カバーパネル
202 後部カバ−ボックス
220 画像表示装置
221 前面ユニット(前側構成部)
222 後部ユニット(後側構成部)
223 取付ベース
224 カバー枠
225 レンズ保持枠
226 ディフューザ(拡散板)
227 液晶表示パネルユニット
228 フレネルレンズ
230 後部ケース
231 光源(光源ユニット)
232 ミラー(鏡部材)
234 光源
235 偏光フィルタ
240 ファン
250 第1偏光板
251 第2偏光板
252 液晶表示パネル
253 微細位相差板
257 1/2波長板
258a、258b 領域
260 開口部
261 枠部
262 起立壁
263 前部内周壁
264 収納部
265 後部内周壁
266 取付部
267 嵌合爪
268 嵌合爪
270 開口
271 前壁部
272 枠周壁部
273 当接部
274 係止突起
275 係止孔
600 駆動回路
Claims (4)
- 後方から照射される光を透過して画像を表示する画像表示装置において、
前記画像表示装置は、光を透過して画像を表示するための前側構成部と、光を発光する光源を備えた後側構成部とから構成し、
前記前側構成部は、
フレネルレンズと、
少なくとも裏面に偏光板が配設された液晶表示パネルと該液晶表示パネルの裏面の偏光板の後面に取り付けられる微細位相差板とから構成される液晶表示パネルユニットと、
前記液晶表示パネルユニットの前面に配設される拡散板と、
所定の大きさの開口部を持ち、前記フレネルレンズと液晶表示パネルユニットと拡散板とを取り付ける取付ベース部材と、
前記取付ベース部材の前面側に取り付けるカバー部材と、を備え、
前記取付ベース部材は、
枠部の内周に沿って前記開口部を形成する所定高さの起立壁を備え、該起立壁の前面側に前記液晶表示パネルユニットと拡散板とを収納可能な収納部が形成されると共に、裏面側に前記フレネルレンズの取付部が形成され、
前記カバー部材は、
前記開口部に対応した開口を備え、前記取付ベース部材の起立壁の前面側の収納部に前記液晶表示パネルユニットと拡散板とを収納して、前記取付ベース部材に取り付けた状態にあって、前記開口の外周領域であって前記起立壁と対向する位置に前記拡散板と当接する当接部が形成され、
前記取付ベース部材の起立壁と前記カバー部材の当接部とによって、前記液晶表示パネルユニットと拡散板とを、液晶表示パネルの偏光板を含む領域にて前後方向に押圧支持可能にしたことを特徴とする画像表示装置。 - 前記液晶表示パネルユニットは、前記収納部に収納される場合に前記液晶表示パネルの下面が前記収納部の底板上面に載置される状態で収納され、この状態で前記取付ベース部材に形成される開口部に対応した部位に、液晶表示パネルの画像表示面を位置させると共に前記偏光板および前記微細位相差板を対応して取り付けるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記液晶表示パネルユニットは、前記微細位相差板を前記液晶表示パネルの裏面に配設された偏光板と接触する接触領域と、該接触領域を間に挟んだ端部位置に前記偏光板と接触せずに前記液晶表示パネルに対向する非接触領域とを形成するようにして、前記非接触領域の所定部位において前記液晶表示パネルと前記微細位相差板とを接着固定するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記後側構成部は、
前記光源としての線状発光源と、
反射部材と、
これらを収納する筐体と、を備え、
前記筐体には、
前記フレネルレンズの後方側に位置する上部空間と、該上部空間の下方に位置する下部空間とが形成され、
前記線状発光源は、
前記下部空間に、前記液晶表示パネルに対して左右方向に設けられると共に、前記反射部材に向けて光を発光するように配設され、
前記反射部材は、
前記上部空間に、前記線状発光源からの光を前記フレネルレンズに向けて反射するように所定角を持って配設され、
前記フレネルレンズに対して前記線状発光源が前記反射部材を介して所定間隔離れた位置となるように構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像表示装置。
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