JPH0634969A - 液晶テレビジョン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２台の投影装置や画面と同期可能なシャッタ
ー機構を有する眼鏡などを必要とせず、容易に立体視を
実現できる液晶テレビジョン装置を提供する。 【構成】 ガラス板１ａ，１ｂの間には、光の入射側か
ら偏光子２、透明電極４ａ、液晶５、透明アース電極４
ｂ、カラーフィルター７が順に積層されて挟持されてお
り、ガラス板１ｂの光ビーム射出側には検光子３が配置
されている。又、カバーガラス６の内側に、λ／２板
（偏光部材）８が一つおきの画素９に対応するように配
置されている。λ／２板８は市松格子状に配置されても
良いし、ストライプ状に配置されても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体視も可能な液晶テ
レビジョン装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立体画像を得る方法としては、従来、レ
ンチキュラーによる方法、色わけ法、偏光法などがあ
る。また、ＣＲＴ（陰極線管）画面では、２つの像を時
間的にずらせて表示し、画面と同期可能なシャッタ機構
を有する眼鏡をかけて、左右の眼でそれぞれの画像を時
間的に別々に観察することにより立体視を可能とする方
法が知られている。

【０００３】一方、近年においては、液晶表示素子の研
究・開発が進み、この液晶表示素子を用いたテレビジョ
ン装置も実用化の段階に入っている。図２は、従来の液
晶テレビジョン装置の画面部分の構成を示す模式的な断
面図である。図において、ガラス板１０１ａ，１０１ｂ
の間には、光ビームの入射側から偏光子１０２、透明電
極１０４ａ、液晶１０５、透明アース電極１０４ｂ、Ｒ
・Ｇ・Ｂのカラーフィルター１０７が順に積層されて挟
持されている。更にガラス板１０１ｂの光ビーム射出側
には検光子１０３が配置され、その外側はカバーガラス
１０６で保護されている。図中、カラーフィルター１０
７は、Ｒ・Ｇ・Ｂをくり返し単位として配列されてお
り、一つの画素９上に３つ（Ｒ・Ｇ・Ｂ）のカラーフィ
ルター１０７が配置されている。

【０００４】上記の図２における液晶表示素子はＴＮ
（Twisted Nematic ）型と呼ばれるものであり、電極１
０４ａ，１０４ｂに電圧を印加しない状態で、液晶１０
５の分子の長軸が入射側と射出側で９０度ずれるように
なっている。図中矢印の方向から入射した光ビームは偏
光子１０２で１方向に振動する直線偏光となって、液晶
１０５に入り、その振動面は液晶分子のねじれにつれて
ずれていき、液晶を出る時には振動面が９０度ずれるこ
とになる。検光子１０３はこの９０度振動面がずれた光
だけを通過させるように配置されており、光ビームは検
光子１０３を通過する。

【０００５】一方、電極１０４ａ，１０４ｂにある一定
以上の電圧を印加すると、液晶分子は電界の作用で一方
向に傾き、上述した９０度のねじれの関係が崩れる。こ
のため、偏光子１０２からの光ビームの振動面が９０度
ずれることもなく、従って、光ビームは検光子１０３を
通過することができない。そして、検光子を通過する光
量は印加電圧に依存して変わる。

【０００６】即ち、電極１０４ａ，１０４ｂに選択的に
電圧を印加することにより、明るく見える部分と暗く見
える部分を作り出すことができ、画像を表示することが
できる。図２の例では上述のように各画素にＲ・Ｇ・Ｂ
のカラーフィルター１０７が配置されているので、カラ
ー画像が表示される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の技術において、液晶テレビジョン装置で立体視を
実現するにあたっては、以下のような問題があった。即
ち、上述の色わけ法や偏光法は、動画においては、２台
の画面投影装置からそれぞれの画像を投影することによ
って立体画像を得るものであるが、２台の投影装置を液
晶つテレビジョン装置に具備させることは装置が非常に
大掛かりとなってしまい、現在のところ現実的ではな
い。

【０００８】また、従来のＣＲＴ画面での方法のよう
に、左右の眼でそれぞれの画像を時間的に別々に観察す
る方法では、画面と同期可能なシャッタ機構をもつ眼鏡
をかけることが不可欠であり、同期信号を得るためには
眼鏡を電線等でテレビジョン装置に接続しなければなら
ない。従って、高価な眼鏡が必要である上、観察者の移
動範囲が電線の長さ等に制限されるという不都合が生じ
る。

【０００９】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、２台の投影装置や画面と同期可能なシャッター
機構を有する眼鏡などを必要とせず、容易に立体視を実
現できる液晶テレビジョン装置を提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の液晶テレビジ
ョン装置は、液晶表示素子からなる複数の画素が２次元
に配列された表示画面を備えた液晶テレビジョン装置に
おいて、上記の目的を達成するために、前記表示画面
に、前記各画素から射出される光ビームの偏光状態が少
なくとも１方の配列方向について隣り合う画素同志で直
交するように前記各画素から射出される光ビームの偏光
状態を制御する偏光部材が具備されたものである。

【００１１】請求項２の液晶テレビジョン装置は、前記
偏光部材がλ／２板であり、前記２次元配列された画素
に対応して市松格子状に配置されたものである。請求項
３のテレビジョン装置は、前記偏光部材がλ／２板であ
り、前記２次元配列された画素に対応してストライプ状
に配置されたものである。

【００１２】

【作用】平面上に表示された画像を立体視するために
は、立体画像を構成する少なくとも２つの画像を同時
に、もしくは同時とみなされる時間内に左右の眼で独立
に観察しなければならない。

【００１３】そこで、本発明においては、液晶表示画面
を通過してくる光ビームは振動方向が１方向にそろった
偏光であることに着眼して、検光子の外側（射出側）に
λ／２板等の偏光部材を設けることにより、Ｐ偏光とＳ
偏光による２つの画像を画面上に同時に形成する構成を
とっている。

【００１４】本発明において、立体視を実現するには、
Ｐ偏光の画像とＳ偏光の画像が同時表示された画面を、
直接に又はスクリーンに投影して、左右の眼でそれぞれ
方位が９０度ずれている偏光板を介して観察すれば良
い。これにより、観察者は左右の眼でそれぞれ一方の偏
光による画像だけを独立に見る（左眼でＰ偏光の画像を
見るときは右眼ではＳ偏光の画像を見る）ことになり、
２つの画像を合成して立体画像として認識する。

【００１５】しかるに本発明では、従来の表示画面に偏
光部材を付加して、装置から独立した簡易な偏光眼鏡を
かけるだけで、立体視が可能となる。また、液晶表示画
面を通過してくる光ビームは上述のように１方向の偏光
であるので、偏光部材においての光量の損失はほとんど
ない。従って、立体視を必要としない時にも表示画面は
そのまま使用することができる。

【００１６】又、液晶表示画面においては、各画素に映
像信号が直接に印加されるので、Ｐ偏光の画面とＳ偏光
の画面が混同する懸念もない。更に、Ｐ偏光の画像とＳ
偏光の画像を分離表示したり、通常の平面画像として表
示したりすることは、電気的に容易に対応することがで
き、１台の装置で立体画像と平面画像を適宜切り換えて
観察することができる。

【００１７】

【実施例】第１図は本発明実施例による液晶テレビジョ
ン装置の画面部分の模式的な断面図である。図におい
て、ガラス板１ａ，１ｂの間には、光の入射側から偏光
子２、透明電極４ａ、液晶５、透明アース電極４ｂ、Ｒ
・Ｇ・Ｂのカラーフィルター７が順に積層されて挟持さ
れており、ガラス板１ｂの光ビーム射出側には検光子３
が配置されている。

【００１８】以上の構成は、図２の従来例と同様である
が、本実施例では、ガラス板１ｂの外側に配置されるカ
バーガラス６の内側に、λ／２板（偏光部材）８が一つ
おきの画素に対応するように配置されている。このλ／
２板８の配置については後に詳述する。また図中、カラ
ーフィルター７は、Ｒ・Ｇ・Ｂをくり返し単位として配
列されており、一つの画素９上に３つ（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の
カラーフィルター７が配置されている。

【００１９】本実施例における液晶表示素子は、図２で
説明したと同じＴＮ型と呼ばれるものであり、電極４
ａ，４ｂに電圧を印加しない状態で、液晶５の分子の長
軸が入射側と射出側で９０度ずれるようになっている。
図中矢印の方向から入射した光ビームは偏光子２で１方
向に振動する直線偏光となって、液晶５に入り、その振
動面は液晶分子のねじれにつれてずれていき、液晶を出
る時には振動面が９０度ずれることになる。検光子３は
この９０度振動面がずれた光だけを通過させるように配
置されており、光ビームは検光子３を通過する。この
際、本実施例では、一つおきの画素９に対応してλ／２
板８が配置されているので、λ／２板８を通過した光ビ
ームは更に振動面が９０度変換される。

【００２０】一方、電極４ａ，４ｂにある一定以上の電
圧を印加すると、液晶分子は電界の作用で一方向に傾
き、上述した９０度のねじれの関係が崩れる。このた
め、偏光子２からの光ビームの振動面が９０度ずれるこ
ともなく、従って、光ビームは検光子３を通過すること
ができない。これは図２の従来例と同じである。

【００２１】尚、上記の構成において、液晶５とλ／２
板８の間の距離はできるかぎり小さいことが望ましい。
この距離が余り大きいと、画面を斜めから観察した時
に、視差を生じ、各画素９からの光ビームの偏光方向が
意図したものにならないことがある。

【００２２】又、カラーフィルター７の位置は、図１の
電極４ｂとガラス板１ｂの間に限らず、例えば検光子３
の外側でも良いが、検光子３とλ／２板８の位置関係
は、入射側から検光子３／λ／２板８の順でなければな
らない。

【００２３】さて、次に、λ／２板（偏光部材）８の配
置について図３、図５、図６を参照して説明する。ま
ず、図３は、λ／２板８が画素９に対応して市松格子上
に配置されている例であり、各画素から射出される光ビ
ームは、２つの配列方向（画面１０の上下方向と左右方
向）の両方について隣り合う画素同志で互いに直交する
ようになっている。即ち、図に示されるように、Ｐ偏光
の画素とＳ偏光の画素が２方向にくり返される構成とな
っている。なお、図２には示されていないがカラーフィ
ルター７は上下方向又は左右方向にＲ・Ｇ・Ｂをくり返
すように配置される。

【００２４】次に、図５はλ／２板８が縦（上下方向）
のストライプ状に配置された例を示すものであり、Ｐ偏
光の画素列とＳ偏光の画素列が横方向に交互にくり返さ
れている。前述の図３の例では上下左右とも隣り合う画
素同志で偏光方向が直交するようになっているが、図５
に示されるように１方向についてだけ隣合う画素同志で
偏光方向が直交するようにしても立体視が可能である。

【００２５】また、図５のストライプ状の配置におい
て、カラーフィルター７の配列は（Ａ），（Ｂ）のいず
れも可能である。即ち、横（左右）方向にＲ・Ｇ・Ｂが
くり返されるようにしても良いし、縦方向にＲ・Ｇ・Ｂ
がくり返されるようにしても良い。

【００２６】次に、図６はλ／２板８が横（左右方向）
のストライプ状に配置された例を示すものであり、Ｐ偏
光の画素列とＳ偏光の画素列が縦方向に交互にくり返さ
れている。この図６の配置においても、カラーフィルタ
ー７の配列は（Ａ），（Ｂ）のいずれも可能である。即
ち、横方向にＲ・Ｇ・Ｂがくり返されるようにしても良
いし、縦方向にＲ・Ｇ・Ｂがくり返されるようにしても
良い。

【００２７】次に、図４は図３の実施例の変形例を示す
ものである。図４に示された液晶テレビジョン装置の画
面は、基本的な構造は図２の場合と同様であるが、射出
側のガラス板（図３の１ｂ）が省かれている点が異な
る。このように、射出側のガラス板を省くことにより、
液晶５とλ／２板８との間隔を接近させることができ、
画素９とλ／２板８との間の視差を小さくできる。従っ
て、斜めからでも良好な立体が像が観察される。なおこ
の場合、カバーガラス６の厚さを多少厚くする等して、
強度を確保することが望ましい。

【００２８】上述した液晶テレビジョン装置において、
立体視を実現するには、左眼と右眼にそれぞれ方位が９
０度ずれている偏光板が配置された眼鏡をかけて観察す
れば良い。これにより、観察者は左右の眼でそれぞれ一
方の偏光による画像だけを独立に見ることになり、２つ
の画像を合成して立体画像として認識する。

【００２９】又、画面を直接観察するだけでなく、画面
をスクリーン上に投影して（即ち上述のテレビジョン装
置を映写機として用いて）、投影さえれた画像を上述の
偏光眼鏡をかけて観察するようにしても良い。

【００３０】尚、以上の実施例では、液晶カラーテレビ
ジョン装置を例にとって述べたが、本発明は白黒テレビ
ジョン装置にも適用されることは言うまでもない。又、
上記の実施例では偏光部材としてλ／２板を用いたが、
偏光部材はλ／２板に限定されるものではない。又、液
晶表示素子自体についても、上述したＴＮ型のものに限
らず、ＤＳ（dnamic Scattering)型、ＧＨ（Guest-Hos
t) 型の等の他の形式のものであっても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明においては、表示画
面に偏光部材を配置して、各画素から射出される光ビー
ムの偏光状態が少なくとも１方の配列方向について隣り
合う画素同志で直交するように制御するので、２台の投
影装置などを必要とせずに、Ｐ偏光とＳ偏光による２つ
の画像を画面に同時に表示できる。そして装置から独立
した偏光眼鏡を併用するだけで立体視が可能であり、画
面と同期可能なシャッター機構を備えたコネクター付の
眼鏡なども不要である。即ち、本発明によれば、従来に
比べて非常に簡便に立体画像視を実現できる。また、Ｐ
偏光とＳ偏光の画面を分離表示したり、通常の平面画像
を表示したりすることは、電気的な切り換えで簡単に行
うことができ、かつ偏光部材による光量の損失もほとん
どないので、１台のテレビジョン装置で立体画像の観察
と平面画像の観察を適宜行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例による液晶テレビジョン装置の画
面部分の模式的な断面図である。

【図２】従来の液晶テレビジョン装置の画面部分の模式
的な断面図で有る。

【図３】本発明実施例における偏光部材の配置例を説明
するための模式図である。

【図４】図３の実施例の変形例を示す模式的な断面図で
ある。

【図５】本発明実施例における偏光部材の配置例を説明
するための模式図である。

【図６】本発明実施例における偏光部材の配置例を説明
するための模式図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…ガラス板、２…偏光子、３…検光子、４
ａ，４ｂ…透明電極、５…液晶、６…カバーガラス、７
…カラーフィルター、８…λ／２板（偏光部材）、９…
画素、１０画面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示素子からなる複数の画素が２次
   元に配列された表示画面を備えた液晶テレビジョン装置
   において、 前記表示画面には、前記各画素から射出される光ビーム
   の偏光状態が少なくとも１方の配列方向について隣り合
   う画素同志で直交するように前記各画素から射出される
   光ビームの偏光状態を制御する偏光部材が具備されたこ
   とを特徴とする液晶テレビジョン装置。
2. 【請求項２】 前記偏光部材はλ／２板であり、前記２
   次元配列された画素に対応して市松格子状に配置された
   ことを特徴とする請求項１の液晶テレビジョン装置。
3. 【請求項３】 前記偏光部材はλ／２板であり、前記２
   次元配列された画素に対応してストライプ状に配置され
   たことを特徴とする請求項１の液晶テレビジョン装置。