JP2005134689A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 画像表示用液晶パネルとスイッチング用液晶パネルの2枚の液晶パネルを含み3次元画像表示/2次元画像表示が選択可能である画像表示装置において、さらなる薄型化・軽量化を実現する。
【解決手段】 画像表示用液晶パネル10と視差バリアを形成・消失可能とするスイッチング用液晶パネル20とを含む画像表示装置において、画像表示用液晶パネル10の例えば反観察面側の透明電極基板12をスイッチング用液晶パネル20の一方の透明電極基板として共用するとともに、スイッチング用液晶パネル20側の透明電極基板12の内面に内面偏光板16aを形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 画像表示用液晶パネル10と視差バリアを形成・消失可能とするスイッチング用液晶パネル20とを含む画像表示装置において、画像表示用液晶パネル10の例えば反観察面側の透明電極基板12をスイッチング用液晶パネル20の一方の透明電極基板として共用するとともに、スイッチング用液晶パネル20側の透明電極基板12の内面に内面偏光板16aを形成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は画像表示装置に関し、さらに詳しく言えば、3次元画像と2次元画像とを適宜切り替えることができる画像表示装置に関するものである。
特殊な眼鏡を使用することなく、3次元画像(立体画像)が見られるようにした表示方法のひとつにS.H.Kaplan氏により提案されたパララックス・バリア法がある(非特許文献1参照)。
この方式は、複数(通常は2つ)の視差画像をそれぞれストライプ状の単位画片に分割し、それらの単位画片をひとつの画面上に交互に配列して合成表示し、その画面から所定距離だけ離れた位置に設けられた所定開口率の光透過部を有するパララックスバリア(視差バリア)と呼ばれているスリットを介して観察者の両眼で右目用の視差画像と左目用の視差画像を観察することにより立体視を得るものである。
この発展型として、特許文献1では視差バリアをスイッチング用液晶パネルにより電気的に形成・消失可能として、視差バリアを消失させた場合には2次元画像が見られるようにしている。この3次元画像表示/2次元画像表示を両立させた画像表示装置の構成例を図3により説明する。
この画像表示装置は画像表示用液晶パネル10と、視差バリアを形成・消失可能とするスイッチング用液晶パネル20とを備えている。画像表示用液晶パネル10は一般的な透過型液晶パネルであってよく、周辺シール材13を介して圧着された一対の透明電極基板11,12を備え、そのセルギャップ内に液晶層14が封入されている。
透過型であることから、観察面側と反観察面側とにそれぞれ偏光板15,16が貼着されており、この例では観察面側には位相差板17がさらに設けられている。また、画像表示用液晶パネル10の反観察面側にはバックライト18が配置されている。
スイッチング用液晶パネル20も周辺シール材23を介して圧着された一対の透明電極基板21,22を備え、そのセルギャップ内に液晶層24が封入されている。図示しないが、透明電極基板21,22の各内面には視差バリアを形成するための透明電極がストライプ状として対向的に形成されている。
スイッチング用液晶パネル20は透過型で画像表示用液晶パネル10とバックライト18との間に配置される。図2は分解図であるため、画像表示用液晶パネル10とスイッチング用液晶パネル20は離れて示されているが、実際にはスイッチング用液晶パネル20は、その一方の面が例えば接着材を介して反観察面側の偏光板16に貼着されることから、バックライト18と対向する他方の面の光入射側のみに偏光板25を備えている。すなわち、反観察面側の偏光板16は画像表示用液晶パネル10とスイッチング用液晶パネル20とに兼用されている。
3次元画像表示時には、画像表示用液晶パネル10に右目用の視差画像Rと左目用の視差画像Lとが例えば交互に表示されるとともにバックライト18が点灯され、スイッチング用液晶パネル20への通電によりストライプ状の視差バリアBが形成される。
この状態で、観察者の両眼で視差バリアBを介して右目用の視差画像Rと左目用の視差画像Lとを観察することにより3次元画像を見ることができる。これに対して、スイッチング用液晶パネル20への通電を例えばオフにして視差バリアBを消失させてパネル全体を例えば無色透明とすることにより2次元画像を見ることができる。
"Theory of Parallax Barriers",J.SMPTE,vol.59,No.7,pp11〜21,1952
特開平3−119889号公報
上記した画像表示装置を例えば携帯電話機や携帯情報端末機器などに搭載する場合、さらなる薄型化・軽量化が求められる。したがって、本発明の課題は、画像表示用液晶パネルとスイッチング用液晶パネルの2枚の液晶パネルを含む画像表示装置において、さらなる薄型化・軽量化を実現することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、右目用の視差画像および左目用の視差画像の各々をストライプ状の単位画片に分割し、それらの各単位画片を所定の周期で交互に配列して合成表示する表示部と、上記右目用画像と左目用画像とを区別するために上記表示部に隣接して配置される視差バリア形成部とを含み、上記表示部が観察面側と反観察面側の各々に偏光板を有する透過型の画像表示用液晶パネルからなり、上記視差バリア形成部にスイッチング用液晶パネルが用いられ、上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の偏光板が上記スイッチング用液晶パネルの一方の偏光板と兼用されている画像表示装置において、上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板と上記スイッチング用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板とを共用させるとともに、その共用された透明電極基板の上記スイッチング用液晶パネル側の内面に上記兼用されている偏光板が設けられていることを特徴としている。
上記スイッチング用液晶パネルは上記画像表示用液晶パネルの観察面側,反観察面側のいずれに配置されてもよい。したがって、本発明には、上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの反観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記反観察面側の偏光板である第1の態様と、上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記観察面側の偏光板である第2の態様とが含まれる。
上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が塗布型偏光層からなることも本発明の特徴のひとつである。なお、上記画像表示用液晶パネルは、アクティブマトリクス方式による例えばTFT液晶パネル,パッシブマトリクス方式による例えばSTN液晶パネルのいずれであってもよく、また、カラー表示,モノクロ表示は任意に選択可能である。
本発明によれば、従来では合計4枚の透明電極基板が必要であったものが、画像表示用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板をスイッチング用液晶パネルの一方の透明電極基板と共用としているため合計3枚の透明電極基板で構成でき、さらにスイッチング用液晶パネルの内面に兼用される偏光板が設けられるので、透明電極基板1枚分および偏光板1枚分の薄型化および軽量化が達成される。また、薄型化に伴って3次元画像の視認距離も短縮される。
次に、図1および図2により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、図1,図2において先の図3で説明した従来例と実質的に同一であってよい構成要素にはそれと同じ参照符号を用いている。
まず、図1により本発明の第1実施形態について説明する。図1(a)は2次元表示時における模式的な断面図、図1(b)は3次元表示時における模式的な断面図であるが、表示形態を除いては同一構成である。
この画像表示装置は、基本的な構成として、画像表示用液晶パネル10とスイッチング用液晶パネル20とを備えている。スイッチング用液晶パネル20は画像表示用液晶パネル10の観察面側(図1において上側)もしくは反観察面側(図1において下側)のいずれに配置されてもよいが、この例ではスイッチング用液晶パネル20は画像表示用液晶パネル10の反観察面側に配置されている。
画像表示用液晶パネル10は透過型で、周辺シール材13を介して圧着された一対の透明電極基板11,12を備え、そのセルギャップ内に液晶層14が封入されている。観察面側の透明電極基板11の外面には、位相差板17と偏光板15とが貼着されている。場合によっては、位相差板17は省略されてもよい。また、画像表示用液晶パネル10の反観察面側にはバックライト18が配置されている。
駆動方式はSTN液晶パネルに代表されるパッシブマトリクス方式、TFT液晶パネルに代表されるアクティブマトリクス方式のいずれであってもよい。すなわち、STN液晶パネルの場合には一方の透明電極基板にセグメント電極が形成され,他方の透明電極基板にコモン電極(ともに図示しない)が形成される。
TFT液晶パネルの場合には、一方の透明電極基板が画素電極を有するアレイ基板で、他方の透明電極基板に共通電極基板が用いられる。STN,TFTいずれにおいても、カラー表示が要求される場合には、いずれか一方の透明電極基板の内面にカラーフィルタが形成される。
スイッチング用液晶パネル20も透過型で、同液晶パネル20には一対の透明電極基板が含まれるが、この場合、その一方の透明電極基板として画像表示用液晶パネル10の反観察面側の透明電極基板12を利用している。すなわち、スイッチング用液晶パネル20は上記透明電極基板12と他方の透明電極基板22とを周辺シール材23を介して圧着し、そのセルギャップ内に液晶層24を封入してなる。
このように、画像表示用液晶パネル10の反観察面側の透明電極基板12をスイッチング用液晶パネル20の一方の透明電極基板と共用するに伴って、この第1実施形態においては、スイッチング用液晶パネル20側の内面に画像表示用液晶パネル10の反観察面側の偏光板(内面偏光板)16aを設けている。なお、スイッチング用液晶パネル20のバックライト18と対向する光入射側の面には上記従来例と同じく偏光板25が貼着される。
すなわち、上記内面偏光板16aは上記従来例における偏光板16に相当し、画像表示用液晶パネル10とスイッチング用液晶パネル20とに兼用されるが、スイッチング用液晶パネル20の内面(透明電極基板16の内面)に設けるにあたって塗布型偏光層が好ましく採用される。
塗布型偏光層は、液晶性の溶液をガラス基板面に一定の方向性を持たせて塗布し乾燥させることにより、その塗布方向で規定される方向に偏向作用を発揮する。その一例として、特表2001−504238号公報に記載されている1種以上の有機染料を含むリオトロピック液晶溶液がある。
スイッチング用液晶パネル20の内面、すなわち一方の透明電極基板12と他方の透明電極基板22の各内面には視差バリアB(図1(b)参照)を形成するための透明電極26a,26bがそれぞれストライプ状として対向的に形成される。
透明電極基板12の内面側に形成される透明電極26aと上記塗布型偏光層よりなる内面偏光板16aについて説明すると、透明電極基板12のガラス面に先に透明電極26aを例えばITO材により形成し、その電極形成面上に内面偏光板16aと図示しない配向膜とを順次形成してもよいが、透明電極26a,26bに印加する電圧の観点からすれば、先に上記塗布型偏光層により内面偏光板16aを形成し、その上に透明電極26aと図示しない配向膜とを順次形成することが好ましい。
次に、この第1実施形態に沿って本発明の動作について説明する。図1(a)の2次元画像表示モード時には、画像表示用液晶パネル10に通常の2次元画像としての元画像をそのまま表示するとともにバックライト18を点灯する。スイッチング用液晶パネル20については例えばオフ電圧としてパネル全面を光透過状態とする。
これにより、バックライト18から偏光板25にて偏光されて入射した光はスイッチング用液晶パネル20の液晶層24内で偏光軸を90゜回転する。スイッチング用液晶パネル20内に設けられている上記内面偏光板16aは上記液晶層24を透過した後の光の偏光軸と一致しているため、その透過光が画像表示用液晶パネル10に入射する。
次に、図1(b)の3次元画像表示モード時には、画像表示用液晶パネル10に右目用の視差画像Rと左目用の視差画像Lとを例えば交互に表示するとともに、スイッチング用液晶パネル20の透明電極26a,26bに例えばオン電圧を印加してストライプ状の視差バリアBを形成する。
これにより、バックライト18から照射される光は、視差バリアBが存在する光遮光部(黒部分)ではスイッチング用液晶パネル20の液晶層24内で偏光軸が回転しないため上記内面偏光板16aにより遮られ、視差バリアBが存在しない光透過部(白部分)のみの光が画像表示用液晶パネル10に入射されることになるため、観察者は3次元画像を見ることができる。
ここで、図1(b)に示すように、3次元画像の視認距離をD,観察者の目の間隔(約60mm)をE,右目用の視差画像Rと左目用の視差画像Lの画素ピッチをP,画像表示面と視差バリアとの距離をGとすると、視認距離Dは、
D=G×(E/P−1)
で表される。
D=G×(E/P−1)
で表される。
本発明によれば、画像表示用液晶パネル10とスイッチング用液晶パネル20との間に介在する透明電極基板が1枚であり、その分、画像表示面と視差バリアとの距離Gが短くなるため、視認距離Dも短縮される。ちなみに、図3に示す構成の従来例(透明電極基板4枚)の場合、各透明電極基板の厚さ0.4mm,各偏光板の厚さ0.2mm,位相差板の厚さ0.2mmでパネル厚さが2.4mmとなり、視認距離Dは72cmであったのに対して、本発明例(透明電極基板3枚)の場合、パネル厚さが1.8mmとなり、視認距離Dは32cmであり、視認距離Dを40cm短くすることができた。
次に、図2の第2実施形態として示すように、スイッチング用液晶パネル20を画像表示用液晶パネル10の観察面側に配置することもできる。この場合には、画像表示用液晶パネル10の観察面側の透明電極基板11をスイッチング用液晶パネル20の一方の透明電極基板として共用することになる。
そして、スイッチング用液晶パネル20側の内面(透明電極基板11の内面)に上記観察面側の偏光板15に相当する内面偏光板15aを形成する。この内面偏光板15aも上記内面偏光板16aと同じく塗布型偏光層により形成することができる。2次元画像表示モード,3次元画像表示モードの動作は上記第1実施形態と同じであるため、その説明は省略する。
本発明によれば、画像表示用液晶パネルおよび視差バリアを形成・消失可能とするスイッチング用液晶パネルの2枚の液晶パネルを有し3次元画像表示/2次元画像表示を選択できる画像表示装置において、より一層の薄型化・軽量化が実現されるため、特に携帯電話機などの小型機器の画像表示装置として利用性が高い。
10 画像表示用液晶パネル
11,12 透明電極基板
14 液晶層
15 観察面側の偏光板
15a,16a 内面偏光板
18 バックライト
20 スイッチング用液晶パネル
22 透明電極基板
24 液晶層
B 視差バリア
11,12 透明電極基板
14 液晶層
15 観察面側の偏光板
15a,16a 内面偏光板
18 バックライト
20 スイッチング用液晶パネル
22 透明電極基板
24 液晶層
B 視差バリア
Claims (4)
- 右目用の視差画像および左目用の視差画像の各々をストライプ状の単位画片に分割し、それらの各単位画片を所定の周期で交互に配列して合成表示する表示部と、上記右目用画像と左目用画像とを区別するために上記表示部に隣接して配置される視差バリア形成部とを含み、上記表示部が観察面側と反観察面側の各々に偏光板を有する透過型の画像表示用液晶パネルからなり、上記視差バリア形成部にスイッチング用液晶パネルが用いられ、上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の偏光板が上記スイッチング用液晶パネルの一方の偏光板と兼用されている画像表示装置において、
上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板と上記スイッチング用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板とを共用させるとともに、その共用された透明電極基板の上記スイッチング用液晶パネル側の内面に上記兼用されている偏光板が設けられていることを特徴とする画像表示装置。 - 上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの反観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記反観察面側の偏光板である請求項1に記載の画像表示装置。
- 上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記観察面側の偏光板である請求項1に記載の画像表示装置。
- 上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が塗布型偏光層からなる請求項1,2または3に記載の画像表示装置。
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