KR20110083510A

KR20110083510A - 영상 표시 시스템

Info

Publication number: KR20110083510A
Application number: KR1020110000458A
Authority: KR
Inventors: 시게끼 미야자끼; 요시히사 사또; 아쯔히로 치바
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2011-07-20
Also published as: US20110169929A1; CN102131100A; EP2343905A2; JP2011146797A

Abstract

영상 표시 시스템은, 복수의 영상 스트림 사이를 시분할적으로서 전환해서 이 영상 스트림을 표시하고, 이에 따라 직선 편광 표시 광을 출사하는 영상 표시부와, 상기 영상 표시부의 영상 스트림 사이의 전환과 동기하여 입사광을 투과시키는 개방 상태와 입사광을 차단시키는 폐쇄 상태 사이의 전환을 행하는 셔터 안경을 포함하고, 상기 셔터 안경의 각 안경은 액정 소자, 상기 액정 소자의 광 입사측에 구비된 입사측 편광판 및 광 출사측에 구비된 출사측 편광판을 포함한다. 상기 입사측 편광판의 편광도는 상기 출사측 편광판의 편광도보다 낮다.

Description

영상 표시 시스템{VIDEO DISPLAY SYSTEM}

본 발명은 셔터 안경을 사용해서 영상 스트림(video streams) 표시를 행하는 영상 표시 시스템에 관한 것이다.

전자 정보 디스플레이를 사용한 입체 표시 방식에는 다양한 방식이 존재한다. 구체적으로, 셔터 안경을 사용한 방식이 주목받고 있다. 이 방식에서는 액정 텔레비전 등의 액정 디스플레이 상에 좌안용 및 우안용의 시차 화상을 시분할적으로 전환해서 표시한다. 화상 사이의 전환과 동기해서 좌우의 안경의 개폐를 전환 가능한 셔터 안경을 사용해서 각 시차 화상을 각각 좌안 및 우안으로 분리한다.

셔터 안경은 예를 들어 전압 인가에 의해 광투과율을 제어가능한 액정 소자를 사용한다. 이 액정 소자의 입사측(액정 디스플레이측) 및 출사측(관찰자측)에는 각각 편광판이 부착된다. 이러한 셔터 안경에서, 직선 편광을 이용하는 경우에는 그 입사측의 편광판의 광축(투과축)과, 액정 디스플레이에서의 출사측의 편광판의 광축(투과축)이 서로 일치해야 한다. 이러한 시스템에서, 관찰자(시청자)는 셔터 안경을 써서 디스플레이상의 표시 화상을 관찰함으로써, 입체적 관람이 가능하게 된다.

셔터 안경을 사용한 입체 영상 표시 시스템에서는 영상이 관찰되는 환경에서, 예를 들어 실내의 조명광 등과 간섭을 일으키고, 플리커가 관찰될 경우가 있다. 특히, 인버터를 사용하지 않는 저주파수 구동의 형광등, 예를 들어 50Hz 구동(광출력: 100Hz)의 형광등의 하에서, 60Hz 구동의 셔터 안경을 사용한 경우, 간섭에 의해 약 40Hz의 현저한 플리커가 보이게 된다. 이러한 상태는 관찰자에서 매우 불쾌해서, 피로를 야기한다. 또한, 지각을 통해서 임의 종류의 발작을 일으킬 가능성이 높다. 따라서, 이러한 상태는 인간 공학적인 측면에서 우려된다.

상기와 같은 플리커는 셔터 안경에서의 입사측의 편광판을 완전히 제거함으로써, 경감되는 것이 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 평8-327961호 공보 ). 이 경우, 액정 디스플레이에서의 출사측 편광판의 광축과, 셔터 안경에서의 출사측의 편광판의 광축이 일치하는 경우, 영상 비젼(video vision)에 영향을 미치지 않는다.

그러나, 상기와 같이 플리커를 없애기 위해서 셔터 안경에서의 입사측 편광판을 완전히 제거해 버리면, 관찰자가 헤드를 기울였을 경우, 액정 디스플레이의 출사측 편광판의 광축과 셔터 안경의 출사측 편광판의 광축이 어긋나 버린다. 만약 광축이 어긋났을 경우에는 셔터 안경에서의 콘트라스트가 그 최대값으로부터 어긋나고(콘트라스트가 저하되고), 좌우의 시차 화상 간에 크로스토크가 발생한다. 이러한 크로스토크가 발생하면, 예를 들어 고스트(ghost) 등 상기 플리커와 마찬가지로, 관찰자에게 불쾌한 인상을 주게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여, 본 발명에서는 플리커의 발생을 억제하면서 크로스토크를 저감하는 것이 가능한 영상 표시 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 복수의 영상 스트림 사이를 시분할적으로서 전환해서 이 영상 스트림을 표시하고, 이에 따라 직선 편광 표시 광을 출사하는 영상 표시부와, 상기 영상 표시부의 영상 스트림 사이의 전환과 동기하여 입사광을 투과시키는 개방 상태와 입사광을 차단시키는 폐쇄 상태 사이의 전환을 행하는 셔터 안경을 포함하는 영상 표시 시스템을 제공한다. 상기 셔터 안경의 각 셔터 안경은 액정 소자, 상기 액정 소자의 광 입사측에 구비된 입사측 편광판 및 광 출사측에 구비된 출사측 편광판을 포함한다. 상기 입사측 편광판의 편광도는 상기 출사측 편광판의 편광도보다 낮다.

본 발명의 실시 형태의 영상 표시 시스템에서, 셔터 안경에서, 셔터 입사측 편광판의 편광도는 셔터 출사측 편광판의 편광도보다 낮다. 몇몇 경우, 영상 관찰 시에, 실내 조명광 등과의 간섭에 의해 플리커가 발생한다. 이 플리커는 셔터 입사측 편광판을 제거함으로써 없앨 수 있다. 그러나, 이 경우, 관찰자가 셔터 안경을 쓴 상태에서 헤드를 기울이면, 셔터 안경의 콘트라스트가 저하되고, 복수의 영상 스트림 사이에 크로스토크를 발생시킨다. 여기서, 플리커의 발생과 크로스토크의 발생 사이에는 셔터 입사측 편광판의 편광도에 대하여 서로 상반의 관계에 있다. 셔터 안경에서 입사측 상의 편광도가 출사측 상의 편광도보다 낮기 때문에, 상술한 관계에 있는 플리커 및 크로스토크의 발생의 정도가 쉽게 최적화된다.

본 발명의 실시 형태의 영상 표시 시스템에 따르면, 셔터 안경에서, 셔터 입사측 편광판의 편광도가 셔터 출사측 편광판의 편광도보다 낮다. 따라서, 관찰 영상에서 플리커의 발생을 억제하면서 크로스토크를 저감시킬 수 있다. 또한, 이에 의해, 관찰자에게 불쾌감이나 피로감을 주지 않는 고품질의 영상 표시(예를 들어, 입체 영상 표시)를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 영상 표시 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 액정 표시 패널 및 셔터 안경의 각 면에 설치되는 편광판의 투과축을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 나타낸 영상 표시 시스템에서의 입체 영상 표시 동작의 개요를 나타내는 개략도이다.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)는 영상 광과 실내 조명광 사이의 간섭에 의해 발생하는 플리커를 해석한 도면이다.
도 5는 셔터 개구 듀티와 조명의 LD비 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 셔터 입사측 편광판의 콘트라스트와 플리커 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 크로스토크(평균값) 및 안경 콘트라스트의 편광도 의존성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 셔터 안경의 직립 시의 상태 및 셔터 안경의 회전 시(경사시)의 상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 셔터 입사측 편광판의 콘트라스트와 크로스토크 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 및 도 10의 (B)는 플리커 및 크로스토크의 허용(tolerance)시 주관적인 평가를 정리한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 변형예에 관한 영상 표시 시스템에서의 멀티 영상 표시 동작의 개요를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 다음의 설명으로부터 더 명확해진다.

본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 실시 형태(입체 영상 표시 시스템에서 셔터 입사측 편광판을 저 편광도로 한 예)

2. 변형예(상기 셔터 안경을 멀티 영상 표시 시스템에 적용한 예)

<실시 형태>

[영상 표시 시스템의 전체 구성]

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 영상 표시 시스템의 블록 구성을 나타낸다. 이 영상 표시 시스템은 시분할 구동 방식의 입체 영상 표시 시스템이다. 이 영상 표시 시스템은 영상 표시부로서 액정 표시 장치(1)와, 셔터 안경(6)을 포함한다.

(액정 표시 장치(1))

액정 표시 장치(1)는 좌우의 시차를 갖는 우안용 영상 신호 DR 및 좌안용 영상 신호 DL로 이루어지는 입력 영상 신호 Din에 기초하여, 영상 표시를 행한다. 이 액정 표시 장치(1)는 액정 표시 패널(2), 백라이트(3), 영상 신호 처리부(41), 셔터 제어부(42), 타이밍 제어부(43), 백라이트 구동부(50), 데이터 드라이버(51) 및 게이트 드라이버(52)를 갖는다.

백라이트(3)는 액정 표시 패널(2)에 대하여 광을 조사하는 광원이다. 예를 들어, 백라이트(3)는 LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등을 포함한다.

액정 표시 패널(2)은 게이트 드라이버(52)로부터 공급되는 구동 신호 및 데이터 드라이버(51)로부터 공급되는 영상 전압에 기초하여, 백라이트(3)로부터의 조명광을 변조함으로써, 입력 영상 신호 Din에 기초하는 영상 표시를 행한다. 구체적으로는 상세한 것은 후술하지만, 우안용 영상 신호 DR에 기초하는 우안용 영상과, 좌안용 영상 신호 DL에 기초하는 좌안용 영상을, 시분할적으로 교대로 표시함으로써, 입체 영상 표시를 위한 시분할 구동이 행해진다. 본 실시 형태에서, 이 액정 표시 패널(2)은 직선 편광을 사용해서 영상 표시를 행한다. 광 입사면과 광 출사면에는 각각 후술하는 직선 편광판이 접합된다.

액정 표시 패널(2)은 예를 들어 VA(Vertical Alignment) 모드 액정이나 TN(Twisted Nematic) 모드 액정으로 구성된 액정층을 TFT 기판과 대향 기판 사이에 개재한다. 액정 표시 패널(2)은 전체적으로 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소(20)를 포함한다. 각 화소(20)는 TFT(Thin Film Transistor; 박막 트랜지스터) 소자를 포함하고, 구동 대상 화소를 선 순차적으로 선택하기 위한 게이트선, 선택 화소에 영상 전압을 공급하기 위한 데이터선 및 보조 용량선 등에 접속된다. TFT 소자는 영상 신호 D1에 기초하는 영상 전압을 공급하기 위한 스위칭 소자이며, 예를 들어 MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)로 이루어진다.

영상 신호 처리부(41)는 입력 영상 신호 Din에 기초하여, 우안용 영상 신호 DR 및 좌안용 영상 신호 DL의 출력 순서(표시 순서)의 제어를 행함으로써, 영상 신호 D1을 생성한다. 여기에서는 1 프레임 기간 내에서 좌안용 영상 신호 DL과 우안용 영상 신호 DR이 교대로 배열하여 이루어지는 영상 신호 D1을 생성한다.

셔터 제어부(42)는 영상 신호 처리부(41)에 의한 우안용 영상 신호 DR 및 좌안용 영상 신호 DL의 출력 타이밍에 대응하는 타이밍 제어 신호(제어 신호 CTL)를 셔터 안경(6)에 출력한다. 이 제어 신호 CTL은 도 1에 도시된 바와 같은 무선 신호(예를 들어 적외선 신호 등)이여도 좋지만, 유선 신호이여도 좋다.

타이밍 제어부(43)는 백라이트 구동부(50), 게이트 드라이버(52) 및 데이터 드라이버(51)의 구동 타이밍을 제어하고, 영상 신호 처리부(41)로부터 공급되는 영상 신호 D1을 데이터 드라이버(51)에 공급한다.

게이트 드라이버(52)는 타이밍 제어부(43)에 의한 타이밍 제어에 따라, 액정 표시 패널(2) 내의 각 화소(20)를 선 순차 구동한다.

데이터 드라이버(51)는 액정 표시 패널(2)의 각 화소(20)에 각각 타이밍 제어부(43)로부터 공급되는 영상 신호 D1에 기초하는 영상 전압을 공급한다. 구체적으로는 영상 신호 D1에 대하여 D/A(디지털/아날로그) 변환을 실시함으로써, 아날로그 신호인 영상 신호(상기 영상 전압)를 생성하고, 각 화소(20)에 출력한다.

백라이트 구동부(50)는 타이밍 제어부(43)에 의한 타이밍 제어에 따라, 백라이트(3)의 점등 동작(발광 동작)을 제어한다.

(셔터 안경(6))

셔터 안경(6)은 액정 표시 장치(1)의 관찰자(시청자)가 이 셔터 안경(6)을 사용하는 경우 입체 영상을 가능하게 한다. 이 셔터 안경(6)은 본 발명에서의 "셔터 기구"의 구체예에 대응하는 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R을 갖는다. 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R에는 예를 들어 액정 셔터(후술의 액정 셔터(60))가 설치된다. 액정 셔터는 (도시하지 않은) 한 쌍의 전극 간에 예를 들어 TN 모드 액정이나 STN(Super Twisted Nematic) 모드 액정이 개재된다. 한 쌍의 전극을 통해서 액정에 전압을 인가함으로써 입사광에 대한 투과율을 제어한다. 이 액정 셔터에 의한 입사광을 투과시키는 동작(개방 동작) 및 입사광을 차단하는 동작(폐쇄 동작)은 셔터 제어부(42)로부터 공급되는 제어 신호 CTL에 의해 시분할 제어된다.

구체적으로는, 셔터 제어부(42)는 좌안용 영상 및 우안용 영상 사이의 표시 전환에 동기하여 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R의 개방 상태 및 폐쇄 상태가 교대로 전환되도록 셔터 안경(6)을 구동한다. 바꾸어 말하면, 셔터 제어부(42)는 좌안용 영상의 표시 기간에는 좌안용 렌즈 6L을 개방 상태, 우안용 렌즈 6R을 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한다. 한편, 셔터 제어부(42)는 우안용 영상의 표시 기간에는 우안용 렌즈 6R을 개방 상태, 좌안용 렌즈 6L을 폐쇄 상태로 하는 제어를 행한다. 이에 의해, 1 프레임 기간을 2 분할해서 우안용 영상과 좌안용 영상을 교대로 전환해서 표시하는 시분할 구동 방식에서, 우안용 영상을 우안에 의해, 좌안용 영상을 좌안에 의해 각각 관찰하는 것이 가능하게 된다.

또한, 셔터 제어부(42)는 1 프레임 기간에서의 소정의 개폐 듀티에 기초하여, 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R의 개폐 동작을 제어한다. 바람직하게는 셔터 제어부(42)는 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R의 각 개구 듀티(개방 기간)가 1 프레임의 2 분할한 기간 중 10% 내지 50% 정도가 되도록 제어한다. 상기와 같은 셔터 안경(6)의 입사면 및 출사면에 상기 액정 표시 패널(2)과 마찬가지 방식으로 각각 이하로 설명하는 직선 편광판이 접합된다.

(편광판의 구성)

도 2는 액정 표시 패널(2) 및 액정 셔터(60)의 각각의 입사면 및 출사면에 설치된 편광판과, 그 광축(투과축)을 개략적으로 나타낸다. 도 2에서, 각 편광판에 나타낸 화살표(C1 내지 C4)는 각 편광판의 투과축 방향을 나타낸다. 이와 같이, 액정 표시 패널(2)의 입사측(백라이트(3)측)에는 패널 입사측 편광판(2A), 액정 표시 패널(2)의 출사측(표시측)에는 패널 출사측 편광판(2B)이 각각 설치된다. 셔터 안경(6)에서는 액정 셔터(60)의 입사측(액정 표시 패널(2)측)에 셔터 입사측 편광판(60A), 액정 셔터(60)의 출사측(관찰자측)에는 셔터 출사측 편광판(60B)이 각각 설치된다.

액정 표시 패널(2)에서, 예를 들어, 패널 입사측 편광판(2A) 및 패널 출사측 편광판(2B)은 각각의 투과축 C1, C2가 서로 직교하도록(교차 니콜스(crossed nicols)의 상태에서) 배치된다. 셔터 안경(6)에서도 유사하게 예를 들어 셔터 입사측 편광판(60A) 및 셔터 출사측 편광판(60B)은 각각의 투과축 C3,C4가 서로 직교하도록 배치된다.

상기 투과축 중, 액정 표시 장치(1)가 XZ 평면 상에 직립으로 배치되고, 셔터 안경(6)이 액정 표시 패널(2)측에 대향된 그 입사면에 바로 서있는 상태를 기준으로 하여 패널 출사측 편광판(2B)의 투과축 C2는 셔터 입사측 편광판(60A)의 투과축 C3에 대응한다. 구체적으로는 디스플레이 화면의 수평 방향을 X, 수직 방향을 Y로 했을 경우, 디스플레이 화면에 대면하여 관찰자가 Y 방향을 따라서 헤드를 기울이지 않고 직립 또는 착석하고 있는 상태에서, 관찰자가 셔터 안경(6)을 착용했을 경우를 가정한다.

본 실시 형태에서는 셔터 입사측 편광판(60A)이 셔터 출사측 편광판(60B)보다도 저콘트라스트(저 편광도)를 갖도록 설정된다. 구체적으로는 셔터 입사측 편광판(60A)의 편광도는 바람직하게는 0.200 내지 0.900이고, 보다 바람직하게는 0.375 또는 0.524이다. 환언하면, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트가, 바람직하게는 1.5 내지 19이며, 보다 바람직하게는 2.2 또는 3.2이며, 여기서 편광판의 콘트라스트를 (투과축의 투과율)/(흡수축의 투과율)로 한다. 셔터 출사측 편광판(60B)의 편광도는 예를 들어 0.998 정도 이상(콘트라스트는 1000도 이상)이 된다. 본 명세서에서, 편광도 및 콘트라스트의 상기 수치 및 수치 범위는 후술의 실시예에 기초해서 얻어진 근사값이다. 본 실시 형태(본 발명)는 편광도 및 콘트라스트의 값이 상기와 완전 동일한 경우에 한하지 않고, 다소의 오차를 갖는 경우에도 적용 가능하다. 한편, 패널 입사측 편광판(2A) 및 패널 출사측 편광판(2B)에서의 콘트라스트는 예를 들어 1000 이상이며, 구체적으로는 5000정도이다.

[영상 표시 시스템의 작용 및 효과]

(입체 영상 표시 동작)

도 3a 및 도 3b는 영상 표시 시스템에서의 입체 영상 표시 동작의 개요를 나타낸다. 이 영상 표시 시스템에서는 도 1에 도시된 바와 같은 액정 표시 장치(1)에서, 영상 신호 처리부(41)는 입력 영상 신호 Din에 기초하여 우안용 영상 신호 DR 및 좌안용 영상 신호 DL의 출력 순서의 제어를 행하여, 영상 신호 D1을 생성한다. 이 영상 신호 D1은 타이밍 제어부(43)를 통해서 데이터 드라이버(51)에 공급된다. 한편, 셔터 제어부(42)는 우안용 영상 신호 DR 및 좌안용 영상 신호 DL의 출력 타이밍에 대응하는 제어 신호 CTL을, 셔터 안경(6)에 출력한다. 데이터 드라이버(51)는 영상 신호 D1에 대하여 D/A 변환을 실시하고, 아날로그 신호인 영상 전압을 생성한다. 게이트 드라이버(52) 및 데이터 드라이버(51)로부터 출력되는 각 화소(20)에 구동 전압에 의해 표시 구동 동작이 행해진다.

이와 같이 하여 영상 전압이 공급된 화소(20)에서는 백라이트(3)로부터의 조명광이 액정 표시 패널(2)에서 변조되어, 표시 광으로서 출사된다. 이에 의해, 입력 영상 신호 Din에 기초하는 영상 표시가 액정 표시 장치(1)에서 행해진다. 더 상세하게는, 1 프레임 기간에 좌안용 영상 신호 DL에 기초하는 좌안용 영상과, 우안용 영상 신호 DR에 기초하는 우안용 영상이 교대로 표시되어, 시분할 구동에 의한 표시 구동 동작이 행해진다. 예를 들어 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R의 구동 주파수는 각각 60Hz이다. 이 경우, 전체 120Hz에서 고속 시분할 구동이 행해진다.

구체적으로는 셔터 제어부(42)는 좌안용 영상의 표시 기간에는 제어 신호 CTL에 의해 셔터 안경(6)에서 좌안용 렌즈 6L을 개방 상태(표시 광 LL의 투과 상태)로 하고 우안용 렌즈 6R을 폐쇄 상태(표시 광 LL의 차단 상태)로 제어한다. 한편, 도 3b에 도시한 바와 같이, 셔터 제어부(42)는 우안용 영상의 표시 기간에는 제어 신호 CTL에 의해 좌안용 렌즈 6L을 폐쇄 상태(표시 광 LR의 차단 상태)로 하고 우안용 렌즈 6R을 개방 상태(표시 광 LR의 투과 상태)로 제어한다. 상술한 바와 같은 표시 영상의 전환에 동기한 좌우 셔터의 개폐 동작이, 시분할적으로 교대로 반복된다.

관찰자(7)는 상기와 같이 시분할 구동되는 셔터 안경(6)을 쓰고, 액정 표시 장치(1)의 디스플레이 화면을 관찰함으로써, 좌안용 영상을 좌안 7L에 의해, 우안용 영상을 우안 7R에 의해 각각 인식하게 된다. 좌안용 영상과 우안용 영상 사이에는 시차가 있기 때문에, 관찰자(7)는 그 시차량에 따른 깊이감이 있는 입체적인 영상으로서 상기 영상을 인식한다.

(셔터 입사측 편광판(60B)에 의한 작용)

셔터 안경(6)에서 직선 편광을 이용하는 경우, 어떤 특정한 실내 조명 아래에서 영상 관찰을 행하면, 몇몇 경우에 관찰 영상에 플리커가 발생한다. 구체적으로는 인버터를 사용하지 않고 있는 저주파 구동의 형광등 아래에서 셔터 안경(6)을 사용하는 경우를 들 수 있다. 이 경우, 실내 조명의 구동 주파수와 셔터 안경(6)의 구동 주파수가 가까이 되는 경우가 종종 있다. 결과적으로, 각각의 주파수 사이의 차분에 상당하는 비트가 발생하고, 현저한 플리커가 시인되게 된다. 그 일례를 도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)에 나타낸다. 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 셔터 안경(6)의 구동 주파수가 48Hz, 실내 조명의 구동 주파수가 60Hz(광출력은 120Hz)일 경우, 간섭에 의해 24Hz의 플리커가 발생한다. 또한, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 셔터 안경(6)의 구동 주파수가 50Hz, 실내 조명의 구동 주파수가 60Hz(광출력은 120Hz)일 경우에 발생된 플리커의 주파수는 30Hz가 된다. 또한, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 셔터 안경(6)의 구동 주파수가 60Hz, 실내 조명의 구동 주파수가 50Hz(광출력은 100Hz)일 경우, 40Hz의 현저한 플리커가 발생해 버린다. 또한, 상기와 같은 플리커로서는 셔터 안경(6)의 구동 주파수 및 그 고조파와, 실내 조명광의 구동 주파수 및 그 고조파로부터, 여러가지 주파수의 플리커가 발생한다. 또한, 이러한 발생한 플리커의 고조파가 내부에 포함되어 많은 주파수의 플리커가 관측된다. 이러한 플리커는 관찰자에서 매우 불쾌해서, 피로의 원인이 된다.

상기와 같은 플리커의 발생은 셔터 안경(6)에서의 입사측의 편광판(도 2에서의 셔터 입사측 편광판(60A))을 완전하게 제거함으로써, 방지하는 것이 가능하다. 또한, 이와 같이 입사측의 편광판을 제거했을 경우에도, 액정 표시 장치(1)에서의 출사측의 편광판(패널 출사측 편광판(2B))의 투과축이 셔터 안경(6)에서의 출사측의 편광판(셔터 출사측 편광판(60B))의 투과축에 대응하면, 영상 비젼에 영향을 미치지 않는다.

그러나, 셔터 입사측 편광판(60B)을 완전히 제거한 경우, 관찰자가 조금이라도 헤드를 기울이면, 액정 표시 장치(1)에서의 출사측의 편광판의 투과축과 셔터 안경(6)에서의 출사측의 편광판의 투과축이 어긋나 버린다. 이 결과, 셔터 안경(6) 자체의 콘트라스트가 그 최대값으로부터 어긋나기 쉬워져(콘트라스트가 저하되기 쉬워져), 좌안용 영상과 우안용 영상 사이에 현저한 크로스토크를 발생한다. 크로스토크가 발생하면, 관찰자에게 예를 들어 상술한 플리커와 같은 고스트 등과 마찬가지로 불쾌감이나 피로감을 주게 된다.

따라서, 본 실시 형태에서는 셔터 안경(6)에서, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR(편광도)을 셔터 출사측 편광판(60B)의 콘트라스트 CR(편광도)보다도 낮아지도록 설정한다. 예를 들어, 셔터 입사측 편광판(60A)에서의 편광도는 0.200이상 0.900 이하이고, 셔터 출사측 편광판(60B)에서의 편광도는 0.998 이상이다. 따라서, 이하에 설명하는 관계를 갖는 플리커와 크로스토크의 발생 상태를 관찰자에게 불쾌감을 주지 않는 정도로 각각 최적화할 수 있다.

Ta를 편광판의 투과축의 투과율(0≤Ta≤100), Tb를 편광판의 흡수축의 투과율(0≤Tb≤100), TP=(Ta²+Tb²)/2, TC=Ta×Tb로 정의하면, 편광판의 콘트라스트 CR과 편광도 V와의 사이에는 이하의 식(1) 및 식(2)에 도시된 관계가 성립된다. 이 경우에, 편광판의 콘트라스트 CR을 투과축의 투과율 Ta와 흡수축의 투과율 Tb 사이의 비율이다.

CR=Ta/Tb=(1+V)/(1-V)………(1)

V=√((TP-TC)/(TP+TC))=(CR-1)/(CR+1)………(2)

셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR이 낮아지면, 셔터 안경(6) 자체의 콘트라스트가 낮아진다. 따라서, 실내 조명광에 대한 콘트라스트가 상대적으로 저하하고, 플리커가 두드러지게 보이지 않는다. 한편, 표시 영상에서의 콘트라스트는 패널 출사측 편광판(2B)과 셔터 출사측 편광판(60B)에 의해 좌우된다. 따라서, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트를 낮게 설정하여도, 표시 영상에서는 고콘트라스트가 유지된다. 그러나, 이 경우에도, 관찰자가 헤드를 기울이는 등으로 인한 패널 출사측 편광판(2B)에서의 투과축 C2와, 셔터 입사측 편광판(60A)의 투과축 C3이 어긋났을 경우, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트가 낮아지고, 몇몇 경우 크로스토크를 발생한다. 즉, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR이 낮을수록, 플리커는 더 감소하지만, 크로스토크는 더 증가하는 경향이 있다. 즉, 플리커의 발생과 크로스토크의 발생 사이에는 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트에 대하여 상반 관계가 있다.

따라서, 바람직하게는 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR을, 플리커 및 크로스토크의 양쪽을 허용할 수 있는 효과적인 값으로 설정한다. 구체적으로는 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR이 2.2 또는 3.2(편광도가 0.375 또는0.524)인 경우, 관찰자가 플리커 및 크로스토크 양자를 허용 가능하게 된다. 따라서, 관찰자는 관찰 시에 불쾌감이나 피로감을 거의 주지 않는다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는 셔터 안경(6)에서, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR이 셔터 출사측 편광판(60B)의 콘트라스트 CR보다도 낮은 값으로 설정된다. 따라서, 관찰 영상에서 플리커의 발생을 억제하면서 크로스토크를 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이에 의해, 관찰자에게 불쾌감이나 피로감을 주지 않는 고품질의 영상 표시(예를 들어, 입체 영상 표시)를 실현할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 실시 형태에서의 구체적인 실시예(실시예1 내지 3)에 대해서 설명한다. 실시예1 내지 3으로서, 서로 콘트라스트 CR이 다른 셔터 안경(6)을 제작하였다. 제작한 셔터 안경(6)에서의 플리커 및 크로스토크의 발생 상태를 정량적으로 조사하였고, 인간의 눈에 의한 주관 평가를 행했다. 셔터 입사측 편광판(60A)에서의 콘트라스트 CR에 대해서는 실시예1에서 9.8, 실시예2에서 3.2, 실시예3에서2.2였다. 백라이트(3)로서 LED를 사용하고, 명멸(blinking) 방식으로 구동시켰다(점등 기간의 듀티: 25%). 셔터 안경(6)에서의 셔터 개구 듀티에 대해서는 특히 기재할 경우를 제외하고 50%로 했다. 또한, 이들 실시예1 내지 3의 비교예1로서, 고콘트라스트(CR=1000)의 편광판을 셔터 입사측에 설치한 경우, 비교예2로서 셔터 입사측에 편광판을 설치하지 않은 경우에 대해서도, 실시예1 내지 3과 같은 측정을 행했다.

도 5는 셔터 개구 듀티를 10% 내지 50%로 한 각 경우에서, 조명광의 LD비를 실시예1, 2 및 비교예1, 2에 대해서 나타낸다. 도 6은 도 5에서의 셔터 개구 듀티가 12.5%의 경우의 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR과, 조명광의 LD비 사이의 관계를 나타낸다. 조명광의 LD비는 실내 조명광 등의 광강도에서의 최대값을 V₁, 최소값을 V₂로 했을 경우에, 이하의 식 (3)에 의해 나타내진다. 이와 같이, 플리커는 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR이 높은 비교예1에서는 현저하게 발생하고, 콘트라스트 CR이 낮아짐에 플리커는 더 감소한다는 것을 발견하였다(비교예1> 실시예 1> 실시예2> 비교예2).

[(V₁-V₂)/{(V₁+V₂)/2}]×100………(3)

도 7a 및 도 7b는 셔터 안경(6)의 직립 시 및 셔터 안경(6)의 회전 시의 각 경우에서의 크로스토크와 셔터 안경(6) 자체의 콘트라스트(안경 콘트라스트)를 실시예2, 3 및 비교예1 내지 3에 대해서 나타낸다. 또한, 직립 시는 수평 방향 X에 따라 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R이 배치되어 있는 상태, 회전 시는 그 직립 시로부터 20°만큼 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R이 회전된 상태를 의미한다(도 8). 또한, 비교예3으로서, 광원으로 LED 대신에 CCFL을 사용하고, CCFL을 항상 점등(점등 기간의 듀티: 100%)시킨 경우의 측정 결과를 나타낸다. 비교예3에서는, 셔터 안경의 고콘트라스트(CR=1000) 입사측 편광판을 사용했다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 직립 시에는 패널 출사측 편광판(2B)의 투과축과 셔터 입사측 편광판(60A)의 투과축이 일치한다. 따라서, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR의 차에 따라 안경 콘트라스트는 크게 변화되지 않는다. 그 결과, 크로스토크에 관한 차가 거의 발생하지 않는다. 한편, 도 7b에 도시한 바와 같이, 회전 시에서는 안경 콘트라스트가 콘트라스트 CR이 낮아짐에 따라 저하되고, 이것에 따라 크로스토크가 증가하고 있는 것을 발견하였다.

도 9는 상기와 같은 회전 시(20°)의 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR과 크로스토크 사이의 관계를 나타낸다. 도 9에 도시된 바와 같이, 크로스토크는 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR가 낮아짐에 따라 커지는 것을 발견하였다(비교예2> 실시예3> 실시예2> 실시예1> 비교예1).

이들의 측정 결과로부터, 플리커와 크로스토크는 상술한 바와 같은 상반의 관계(trade-off relation)에 있는 것을 안다. 따라서, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR에서의 효과적인 해를 구하기 위해, 이하와 같은 주관 평가 실험을 행했다. 즉, 실시예1 내지 3 및 비교예2의 각 경우에 대해서, 3명의 관찰자가 실제로 셔터 안경(6)을 착용하고, 표시 영상을 관찰하고, 발생한 플리커 및 발생한 크로스토크의 각각에 대해서 허용할 수 있는지 여부에 대해서 평가를 행했다. 3명의 관찰자 모두 발생한 플리커 및 발생한 크로스토크가 허용될 수 있다고 판단한 경우를 "○", 3명의 관찰자 중 적어도 1명 발생한 플리커 및 발생한 크로스토크가 허용될 수 없다고 판단한 경우를 "△", 3명의 관찰자 모두 발생한 플리커 및 발생한 크로스토크가 허용될 수 없다고 판단한 경우를 "×"라고 나타낸다. "-"의 표기는 평가를 행하지 않는 것을 나타낸다. 또한, 표시 영상(비디오)의 구동 주파수를 48Hz, 50Hz, 60Hz, 실내 조명(LED)의 구동 주파수를 100Hz, 120Hz, 셔터 개구 듀티를 12.5%, 37%, 50%로 한 각 경우에 대해서 판단을 행했다. 도 10의 (A)는 플리커의 평가 결과, 도 10의 (B)는 크로스토크의 평가 결과를 각각 나타낸다.

이러한 주관 평가 실험의 결과, 발생한 플리커와 발생한 크로스토크의 양쪽이 허용될 수 있다는 것을 1명 이상의 관찰자가 판단(즉, "○" 또는 "△"로서 판단)하는 것은 실시예2 및 실시예3, 특히 셔터 개구 듀티를 50%로 했을 경우의 실시예2 및 실시예3에서라는 것을 알았다. 따라서, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트 CR을 특히 3.2 및 2.2이고, 셔터 개구 듀티를 50%로 했을 경우에, 플리커 및 크로스토크의 발생 상태가 최적화되어, 플리커 및 크로스토크 양쪽이 효과적으로 저감하는 것이 가능하게 된다.

<변형예>

도 11a 및 도 11b는 상기 실시 형태의 변형예에 관한 영상 표시 시스템(멀티 뷰 시스템)의 영상 표시 동작의 개요를 개략적으로 나타낸다. 본 변형예에서는 지금까지 설명한 입체 영상 표시 동작 대신에, 복수의 관찰자(여기서는 2명의 관찰자)에 대하여 서로 다른 복수(여기서는 2개)의 영상 스트림을 개별로 표시하는 것을 가능하게 하는 영상 표시 동작을 행한다. 상기 실시 형태와 마찬가지의 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 적절히 그 설명을 생략한다.

변형예의 멀티 뷰 시스템에서는, 제1 관찰자에게 대응하는 제1 영상 신호에 기초하는 제1 영상과, 제2 관찰자에게 대응하는 제2 영상 신호에 기초하는 제2 영상이 시분할적으로서 교대로 표시된다. 즉, 지금까지는 셔터 안경(6)의 좌안용 렌즈 6L 및 우안용 렌즈 6R에 각각 대응하는 좌안용 영상 및 우안용 영상이 표시된다. 한편, 본 변형예에서는 각 대응하는 관찰자(유저)마다 각각 대응하는 복수의 영상이 표시된다.

구체적으로는, 도 11a에 도시한 바와 같이, 제1 영상 V1의 표시 기간에서는 관찰자(71)가 사용하는 셔터 안경(61)에서, 우안용 렌즈 6R 및 좌안용 렌즈 6L의 양쪽이 제어 신호 CTL1에 의해 개방 상태가 된다. 또한, 관찰자(72)가 사용하는 셔터 안경(62)에서, 우안용 렌즈 6R 및 좌안용 렌즈 6L의 양쪽이 제어 신호 CTL2에 의해 폐쇄 상태가 된다. 보다 구체적으로는, 관찰자(71)의 셔터 안경(61)을 통해 제1 영상 V1에 기초하는 표시 광 LV1을 투과시켜, 관찰자(72)의 셔터 안경(62)에서 표시 광 LV1을 차단시킨다.

한편, 도 11b에 도시한 바와 같이, 제2 영상 V2의 표시 기간에서는 관찰자(72)가 사용하는 셔터 안경(62)에서, 우안용 렌즈 6R 및 좌안용 렌즈 6L의 양쪽이 제어 신호 CTL2에 의해 개방 상태가 된다. 또한, 관찰자(71)가 사용하는 셔터 안경(61)에서, 우안용 렌즈 6R 및 좌안용 렌즈 6L의 양쪽이 제어 신호 CTL1에 의해 폐쇄 상태가 된다. 보다 구체적으로는, 관찰자(72)의 셔터 안경(62)을 통해 제2 영상 V2에 기초하는 표시 광 LV2를 투과시켜, 관찰자(71)의 셔터 안경(61)에서 표시 광 LV2를 차단시킨다.

상술한 상태를 시분할적으로 교대로 반복함으로써, 2명의 관찰자(71, 72)는 서로 다른 영상 스트림(영상 V1, V2)을 개별로 관찰할 수 있다.

이 변형예와 같은 영상 표시 시스템에서, 셔터 안경(6)에서 상술한 바와 같은 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트를 낮게 설정함으로써, 상기 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 변형예에서는 2명의 관찰자에 의해 서로 다른 2개의 영상 스트림을 개별로 관찰할 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 3명 이상의 관찰자에 의해 서로 다른 3개 이상의 영상 스트림을 개별로 관찰할 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 영상의 수와 셔터 안경의 수는 반드시 동일할 필요는 없다. 즉, 어떤 1개의 영상에 대응해서 개폐 동작을 행하는 셔터 안경을 복수 개 준비하고, 복수의 관찰자가 이러한 1개의 영상을 관찰하도록 해도 좋다.

실시 형태 및 변형예를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태 및 상술한 변형예에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 셔터 안경(6)에서, 셔터 입사측 편광판과 셔터 출사측 편광판 사이에 예를 들어 1/4λ판 등의 위상차판을 삽입해도 좋다. 본 발명과 같이, 셔터 입사측 편광판(60A)의 편광도를 낮은 값으로 설정하는 경우에는 화면 전체가 다음의 이유로 착색될 수 있다. 즉, 예를 들어 관찰자가 헤드를 기울이는 등으로 인해 패널 출사측 편광판에서의 투과축과 셔터 입사측 편광판에서의 투과축이 어긋난 경우에, 셔터 안경(6)에 입사한 광과 액정 사이에서 복굴절이 일어난다. 이 경우, 상기한 바와 같이 위상차판을 배치하면, 상술한 투과축의 어긋남에 의한 착색을 저감할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태 등에서는 플리커의 정도는 실내 조명 등에 의존한다. 따라서, 플리커와 크로스토크를 사용 환경에 맞게 최적화하기 위해, 셔터 입사측 편광판(60A)의 콘트라스트와 셔터 개구 듀티를 기계적 또는 전기적으로 조절하는 기구를 설치해도 좋다. 또한, 이러한 조절은 관찰자가 수동으로 행해도 좋고, 센서 등에 의해 자동적으로 행해도 좋다.

본 출원은 2010년 1월 12일 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 JP2010-004175호에 개시된 내용과 관련된 내용을 포함하고 있고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 병합되어 있다.

본 발명의 당업자는 각종 변경예, 조합예, 하부 조합예 및 대체예가 첨부된 특허 청구 범위 또는 그 등가물의 범주 내에 있으면 설계 필수조건 및 다른 팩터에 따라서 행해질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

1 : 액정 표시 장치
2 : 액정 표시 패널,
3 : 백라이트
20 : 화소
41 : 영상 신호 처리부

Claims

영상 표시 시스템으로서,
복수의 영상 스트림 사이를 시분할적으로서 전환해서 이 영상 스트림을 표시하고, 이에 따라 직선 편광 표시 광을 출사하는 영상 표시부와,
상기 영상 표시부의 영상 스트림 사이의 전환과 동기하여 입사광을 투과시키는 개방 상태와 입사광을 차단시키는 폐쇄 상태 사이의 전환을 행하는 셔터 안경을 포함하고,
상기 셔터 안경의 각 안경은 액정 소자, 상기 액정 소자의 광 입사측에 구비된 입사측 편광판 및 광 출사측에 구비된 출사측 편광판을 포함하고,
상기 입사측 편광판의 편광도는 상기 출사측 편광판의 편광도보다 낮은, 영상 표시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 입사측 편광판의 편광도는 0.200 이상 0.900 이하인, 영상 표시 시스템.
제2항에 있어서, 상기 출사측 편광판의 편광도는 0.998 이상인, 영상 표시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 입사측 편광판과 상기 출사측 편광판 사이에 위상차판이 더 구비된, 영상 표시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 영상 스트림은 이들 사이에 시차를 갖는 좌안용 영상 스트림 및 우안용 영상 스트림으로 구성되고,
상기 셔터 안경은 좌안용 액정 소자와 우안용 액정 소자를 갖고, 각각은 상기 좌안용 영상 스트림과 상기 우안용 영상 스트림 사이의 표시 전환에 동기하여 각기 교대로 개폐 제어되는, 영상 표시 시스템.
영상 표시 시스템으로서,
직선 편광 표시 광을 출사하는 영상 표시부와,
상기 표시 광에 대해 그 투과율을 전환하는 셔터 안경을 포함하고,
상기 셔터 안경의 각 안경은 액정 소자, 상기 액정 소자의 광 입사측에 구비된 셔터 입사측 편광판 및 광 출사측에 구비된 셔터 출사측 편광판을 포함하고,
상기 셔터 입사측 편광판의 편광도는 상기 셔터 출사측 편광판의 편광도보다 낮은, 영상 표시 시스템.