WO2004046789A1 - 立体映像表示装置 - Google Patents

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WO2004046789A1
WO2004046789A1 PCT/JP2002/012126 JP0212126W WO2004046789A1 WO 2004046789 A1 WO2004046789 A1 WO 2004046789A1 JP 0212126 W JP0212126 W JP 0212126W WO 2004046789 A1 WO2004046789 A1 WO 2004046789A1
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light
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Seijiro Tomita
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Seijiro Tomita
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/32Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional image display device, and more particularly to a three-dimensional image display device excellent in horizontal resolution and vertical resolution.
  • stereoscopic image display methods include a method in which the viewer wears special glasses and goggles and other devices (glasses method), and a method in which the viewer does not wear special devices.
  • the glasses system there are a so-called anadarif system in which glasses with red and blue filters attached to the left and right, and a so-called polarized glasses system in which glasses with polarizing filters that transmit orthogonal linearly polarized light are attached to the left and right.
  • anadarif system in which glasses with red and blue filters attached to the left and right
  • polarized glasses system in which glasses with polarizing filters that transmit orthogonal linearly polarized light are attached to the left and right.
  • a viewer can observe an image with binocular disparity with both eyes, observe these images with disparity, and observe a stereoscopic image as a whole.
  • these methods were cumbersome because the viewer had to wear special glasses and the like.
  • Figure 6 shows an outline of the parallax barrier method.
  • pixels R for the right eye and pixels L for the left eye are alternately arranged in a column on the liquid crystal display element 31.
  • a barrier 33 having a slit 32 opened is disposed in front of the liquid crystal display element 31.
  • the liquid crystal display element 31 When the viewer 3 4 looks through the Paria 3 3, the right eye 3 4 a of the viewer 3 4 can see each pixel R of the liquid crystal display element 3 1 through the slit 3 2 of the barrier 3 3. The left eye 34 b of the viewer 34 can see each pixel L of the liquid crystal display element 31 through the slit 32 of the barrier 33, whereby the liquid crystal display element 31 can be seen. Images can be viewed as stereoscopic images by the viewer's binocular parallax effect.
  • Fig. 8 shows the outline of the lenticular method.
  • the liquid crystal display element 31 has a pixel arrangement different from that of the above-described parallax barrier method, but pixels R for the right eye and pixels L for the left eye are similarly arranged alternately in a column. I have.
  • a lenticular lens 35 is arranged on the front surface of the liquid crystal display element 31.
  • the lenticular lens 35 is configured such that a single lens unit exactly matches two pixels, a pixel R for the right eye and a pixel L for the left eye.
  • each of the liquid crystal display elements 31 passes through the lenticular lens 35 to the right eye 34 a of the viewer 34. You can see the pixel R and the viewer
  • Each pixel L of the liquid crystal display element 31 can be seen through the lenticular lens 35 on the left eye 34 b of the element 34, so that the image of the liquid crystal display element 31 can be viewed by both eyes of the viewer. It can be viewed as a stereoscopic image due to the parallax effect.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-63199 describes that, as shown in FIG. 9, a right-eye polarization filter part 46 a having a polarization direction orthogonal to the left and right of the light-emitting surface of the light source 45,
  • the polarizing filter unit for eyes 4 6 b is arranged, and each filter unit 4 6 a,
  • Each light passing through 46 b is radiated to the liquid crystal display element 42 as parallel light by the Fresnel lens 43, and each of the polarizing filters 42 1 and 42 2 provided on both sides of the liquid crystal display element 42.
  • the linear polarization filter lines facing the light source 45 side and the viewer side are directly connected.
  • the liquid crystal display element 420 has a liquid crystal display element 420.
  • the liquid crystal display element 420 has alternating image information for the right and left eyes for each horizontal line in accordance with the horizontal lines of the two polarizing filters. It has a configuration to display.
  • the stereoscopic viewable range is limited in any case. There is a problem with reversing. Also, in both types, since the pixels of the liquid crystal display element are divided into two for the right eye and the left eye, the original resolution of the liquid crystal display element in the vertical direction is halved, and if the image accuracy is reduced, There are also problems. Further, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-63199 described above, it is necessary to accurately irradiate the liquid crystal display unit with the light transmitted through the linear polarization filter line sections orthogonal to each other for each horizontal line.
  • the viewer moves up and down with respect to the filter, the light of the image does not reach the eyes of the viewer, and there is a problem that the viewer cannot stereoscopically view the image. Furthermore, there is a problem that stereoscopic viewing is not possible even when the viewpoint of the viewer is shifted to the front and rear with respect to the image. In other words, the viewer can only view stereoscopically at one point.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and a first object of the present invention is to provide a configuration capable of improving the vertical resolution more than twice without lowering the horizontal resolution. It is an object of the present invention to provide a stereoscopic video display device capable of realizing the best stereoscopic vision.
  • a second object of the present invention is to provide a stereoscopic video display device capable of maintaining a video display resolution as much as possible even when a viewer leans right and left for viewing. It is. Viewing images with such an inclination is especially for small devices such as mobile phones and mobile terminals.
  • the present invention can clearly display an image in such a case.
  • a third object of the present invention is to improve the image quality by clearly displaying the obliquely displayed line, and in particular, to enable the characters to be clearly read.
  • a fourth object of the present invention is to provide a stereoscopic image display device capable of adjusting a horizontal mounting error when a filter is attached to a display means, by adjusting a horizontal pixel position control signal of the display device. It is to provide.
  • the present invention solves the above problems by the following means.
  • pixels constituting the first and second images for stereoscopic viewing with both eyes are arranged so as to form a checkerboard pattern which is alternately arranged in a plane.
  • the left and right images are displayed so as to form a checkered pattern in a plane, and the filters are also arranged on the plane in a checkered pattern, so that the three-dimensional images can be formed without lowering the horizontal resolution and the vertical resolution.
  • Images can be displayed.
  • the present invention according to claim 2 is configured such that a ⁇ wavelength plate is attached to one of the first area and the second area of the pine filter in the stereoscopic image display device. It is characterized by having been done. According to the present invention, in the region where the half-wave plate is attached, the tilt of the polarization axis is rotated by 90 °.
  • the present invention according to claim 3 provides the three-dimensional structure according to claim 1 or claim 2.
  • the image display device is characterized in that a light-shielding portion that blocks light is formed at a boundary between the first region and the second region of the checkerboard filter. According to the present invention, light transmitted through the first region and the second region can be surely separated by the light shielding portion, and a clear image can be obtained.
  • a display position is controlled by a horizontal display control unit, and a display timing of the display control unit is controlled. Is adjusted so that each display position of the display panel matches the pine pattern of the pine filter.
  • the horizontal displacement correction between the display panel and the checkered filter (the horizontal displacement is more than twice as difficult as the vertical displacement correction) is displayed by a mechanical method. Accurate and easy matching can be achieved simply by adjusting the display timing of the control means, and assembly and adjustment of the device can be facilitated.
  • the three-dimensional image display according to the first, second, third, fourth, or fifth aspect includes a diffusion plate that diffuses light in a vertical direction. It is characterized by. According to the present invention, the image display light is diffused in the vertical direction by the vertical diffusion plate, so that a bright and clear stereoscopic image can be obtained even if the viewer's viewpoint moves in the vertical direction. In particular, roughness of the image due to pixel dispersion can be reduced. According to a sixth aspect of the present invention, a display panel of the stereoscopic image display device according to the first, second, third, fifth, or fifth aspect comprises a light source that emits orthogonal first and second polarized lights.
  • a liquid crystal display panel through which the light is transmitted characterized in that a checkered filter is provided between the light source and the liquid crystal display panel. According to the present invention, a stereoscopic image can be displayed without wearing special glasses or the like, and the image can be visually recognized even in a dark place.
  • the display panel of the stereoscopic image display device is a self-luminous display panel.
  • a checkered filter on the viewer side It is characterized by the following.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a light source for illumination is not required and three-dimensional display can be performed with little power consumption.
  • the stereoscopic video display device described in claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5, claim 6, or claim 7 is used for a television, a game machine, and a personal computer. It is used for a display portion of a computer, a mobile phone, or a mobile terminal device.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in addition to being able to stereoscopically view the screen of a large-screen television, game machine, or personal computer, a small-sized device such as a mobile phone or a mobile terminal in which the viewer's line of sight easily moves with respect to the screen The screen can be stereoscopically viewed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a stereoscopic video display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the stereoscopic video display device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a display area of a liquid crystal panel of the stereoscopic video display device shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a structure of a lattice filter of the stereoscopic video display device shown in FIG. 1, (1) is a plan view, and (2) is a cross-sectional view corresponding to line A_A in (1).
  • FIG. 5 shows another structure of the lattice filter of the stereoscopic image display device shown in FIG. 1, (1) is a plan view, and (2) is a cross-sectional view corresponding to line BB of (1). is there.
  • FIG. 6 is a diagram showing a stereoscopic video display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a conventional stereoscopic video display device.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a conventional stereoscopic video display device.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a conventional stereoscopic video display device.
  • FIG. 1 is a plan view of the stereoscopic image display device according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a perspective explanatory view of the stereoscopic image display device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a display explanatory diagram of the display panel
  • FIG. 4 and FIG. It is a figure showing composition of a checkered filter.
  • the three-dimensional image display device has basically the same structure as the three-dimensional image display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-63199. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the three-dimensional image display device according to the present embodiment includes a right-eye polarization filter unit 6a whose polarization direction is orthogonal to the left and right light-emitting surfaces of the planar light source 5, and a left-eye polarization filter unit 6a.
  • the polarization filter section 6b is disposed.
  • the light emitting element and the polarizing filter may not be used, and the light having different polarization may be irradiated from different positions.
  • the light having different polarization may be irradiated from different positions.
  • two light emitting elements that generate light of different polarization are provided, and different polarization is provided.
  • the light may be applied to the Fresnel lens 3 from different positions.
  • reference numeral 3 denotes a Fresnel lens, and each light passing through each of the filter sections 6a and 6b is applied to the liquid crystal display element 2 as parallel light by the Fresnel lens 3.
  • the Fresnel lens 3 may be replaced by a convex lens.
  • the display panel 20 of the liquid crystal display element 2 alternates the pixels (L, R) constituting the first and second images to be viewed stereoscopically in a plane. They are arranged so as to form a checkered pattern.
  • Polarizing panels 21 and 22 are attached to both the light source side and the viewer side of the display panel.
  • the liquid crystal display panel 2 has liquid crystal oriented by being twisted at a predetermined angle (for example, 90 degrees) between two transparent plates (for example, a glass plate). It constitutes a TFT type liquid crystal display panel.
  • the light incident on the liquid crystal display panel is emitted with the polarization of the incident light shifted by 90 degrees when no voltage is applied to the liquid crystal.
  • the liquid crystal is untwisted, and the incident light is left as it is. It is emitted with the same polarization.
  • a pine-like panel 7 is attached to the light source side of the display panel 2.
  • the light transmitted through the polarizing filter 6 is applied to the Fresnel lens 3, and the light path of the light radiated from the light emitting element 5 in the Fresnel lens 3 is made substantially parallel so that the light passes through the checkered filter 7,
  • the display panel 2 is irradiated.
  • the light emitted from the checkered filter 7 is emitted so as not to spread in the vertical direction, and is emitted to the liquid crystal display panel 2. That is, light transmitted through a specific area of the checkered filter 7 is transmitted through a specific display unit of the liquid crystal display panel 2.
  • the light that has passed through the right area 6a and the light that has passed through the left area 6b of the polarizing filter 6 enter the Fresnel lens 3 at different angles, and The light is refracted at 3 and is radiated from the liquid crystal display panel 2 through different paths.
  • regions for changing the phase of transmitted light are repeatedly arranged in a checkerboard pattern at fine intervals as shown in FIG. 4 (1).
  • the half-wave plate may be provided on the light source side or on the display panel side.
  • the area 7a for changing the phase of the light transmitted by the provided half-wave plate 72 and the phase of the light transmitted because the half-wave plate 72 is not provided are changed.
  • the non-existing area 7b is regularly provided as a checkerboard pattern with fine intervals.
  • the 12-wave plate functions as a phase difference plate that changes the phase of transmitted light.
  • the half-wave plate 72 changes the optical axis of the light passing through the right area 6 a of the polarizing filter 6.
  • the light transmitted through the right side region 6a is rotated by 90 degrees and emitted 90 degrees. That is, the polarization axis of the light transmitted through the right region 6a is rotated by 90 degrees so as to be equal to the polarization of the light transmitted through the left region 6b.
  • the region 7b where the half-wave plate 72 is not provided transmits light having the same polarization as the polarizing plate 3 that has passed through the left region 6b, and the half-wave plate 72 is provided.
  • the region 7a the light having passed through the right region 6a and having a polarization axis orthogonal to the polarizing plate 21 is rotated and emitted so as to be equal to the polarizing axis of the polarizing plate 21.
  • the repetition of the polarization characteristics of the checkered filter 7 is performed at the same pitch as the display unit of the liquid crystal display panel 2 shown in FIG. 3 for each display unit (that is, the horizontal line and the vertical line in the horizontal direction of the display unit).
  • the polarization of the light transmitted through the vertical line is different. Therefore, the polarization characteristics of the fine phase difference plate corresponding to the display units in the scanning direction and the sub-scanning direction of the liquid crystal display panel 2 are different, and the direction of the emitted light is different for each adjacent pixel.
  • the repetition of the polarization characteristics of the checkered filter 7 is performed by setting the polarization characteristics of the checkered filter 7 to a plurality of display units (that is, the pitch is an integral multiple of the pitch of the display units of the liquid crystal display panel 2). (For each of a plurality of display units).
  • a black frame-shaped light shield (black matrix) 7C is arranged at the boundary between different areas adjacent to the checkered filter as shown in FIGS. 5 (1) and (2). This is preferable because light mixing (crosstalk) in the horizontal direction and the vertical direction between different regions can be prevented.
  • the arrangement position of the black matrix 7C is located on the surface side of the checkered filter 7 as shown in Fig. 5 (2). It may be formed. As described above, it is necessary to irradiate the display element of the liquid crystal display panel 2 with different light each time the polarization characteristic of the micro retardation plate is repeated, and thus the light is transmitted to the liquid display panel 2 through the checkered filter 7. The light must be one that suppresses vertical diffusion.
  • the area 7a of the checkered filter ⁇ that changes the phase of the light transmits the light transmitted through the right area 6a of the polarizing filter 6 with the polarization equal to the polarization of the light transmitted through the left area 6b.
  • the area 7 b of the checkered filter 7 in which the phase of the light does not change transmits the light that has passed through the left area 6 b of the polarizing filter 6 as it is. Then, the light emitted from the checkered filter 7 has the same polarization as the light transmitted through the left region 6b, and enters the polarizing plate 21 provided on the light source side of the liquid crystal display panel 2.
  • the polarizing plate 21 functions as a second polarizing plate, and has a polarization characteristic of transmitting light having the same polarization as light transmitted through the pine filter 7. That is, the light transmitted through the left region 6 b of the polarizing filter 6 transmits through the second polarizing plate 21, and the light transmitted through the right region 6 a of the polarizing filter 6 is rotated by 90 degrees in the polarization axis. Transmits through two polarizing plates 21.
  • the polarizing plate 22 functions as a first polarizing plate, and has a polarization characteristic of transmitting light having a polarization 90 degrees different from that of the polarizing plate 21. '
  • Such a checkered filter 7, a polarizing plate 21 and a polarizing plate 22 are attached to a liquid crystal display panel 20, and a checkered filter 7, a polarizing plate 21, a liquid crystal display panel 20, and a polarizing plate 22 are attached. Are combined to form an image display device.
  • the left and right images are displayed so as to form a checkerboard pattern in a plane, and the filters are arranged on a plane in a checkerboard pattern.
  • 3D images can be displayed without reducing the resolution and vertical resolution.
  • the liquid crystal display panel of the liquid crystal display element includes a display control unit that displays video information in accordance with each area of the checkered filter.
  • the image information is displayed on the liquid display screen by the display position control means, so that the display can be freely performed as needed.
  • the position of the horizontal position of the liquid crystal display panel filter can be easily corrected by adjusting the start timing of the horizontal signal of each horizontal line of the display control means. Assembly and adjustment can be facilitated.
  • the stereoscopic image display device according to the present invention can be provided with a diffusion plate that diffuses light only in the vertical direction.
  • the diffusion plate for example, a lenticular lens is used. The light from the display panel is diffused and the light from each pixel composed of a checkered pattern is scattered so that the viewer can observe it. Can be reduced.
  • the use of the three-dimensional image display device according to the present invention is not particularly limited.
  • the three-dimensional image display device can be used for a display unit of a television, a game machine, a personal computer, a mobile phone, or a mobile terminal device. Wear.
  • a transmissive display panel is used as the display panel.
  • a plasma type or organic EL type self-luminous element can be used as the display panel.
  • a ⁇ pine filter ⁇ is disposed on the viewers 34a and 34b side of the self-luminous display panel 23.
  • the viewers 34a and 34b are equipped with glasses 26 and the like comprising two polarizing plates 26a and 26b having orthogonal polarization axes. In this way, a three-dimensional image is observed.
  • the first region 7a (R side) of the checkered filter 7 matches the polarization direction of the polarizing plate 26a (R side), and the second region 7b (L side) of the checkered filter 7 And the polarization direction of the polarizing plate 26 b (L side).
  • the stereoscopic video display device is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the stereoscopic image display device has the following effects.
  • the left and right images are checkered in a plane. Since the image is displayed as if it were displayed, a stereoscopic image can be displayed without reducing the horizontal resolution and vertical resolution.
  • the tilt of the polarization axis is rotated 90 °.
  • the light-shielding portion that blocks light is formed at the boundary between the first region and the second region of the checkered filter, the light passes through the first region and the second region. Light is reliably separated by the light-shielding portion, and a clear image can be obtained.
  • the display is controlled by the display control means in the horizontal direction of the display panel, and the display position of the display panel is adjusted by adjusting the display timing of the display position control means. It can accurately match the checkered pattern of the shape filter, corrects the mounting error of the LCD panel filter, improves the yield, and facilitates the assembly and adjustment .
  • a diffusion plate for diffusing light since a diffusion plate for diffusing light is provided, light from the display panel is diffused, and light from each pixel formed in a checkered pattern is scattered. Since the image can be observed, the sense of roughness of the image due to the pixel dispersion is reduced, and the visible range of the three-dimensional view in the vertical direction is increased. According to the sixth aspect of the present invention, a stereoscopic image can be displayed without wearing special glasses or the like, and the image can be visually recognized even in a dark place.
  • a three-dimensional display can be performed with little power consumption without requiring a light source for illumination.
  • the screen of a large-screen television, game machine, or personal computer can be stereoscopically viewed, and the line of sight of a viewer such as a mobile phone or a mobile terminal can move with respect to the screen.
  • the screen of a small device can be viewed stereoscopically.

Landscapes

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

糸田 立体映像表示装置 発明 の技術背景
発明の属する技術分野
この発明は立体映像表示装置に係り、 特に水平解像度及び垂直解像 度に優れた立体映像表示装置に関する。
従来の技術
従来から立体的に画像を視覚させる技術は試みられており、 多くの 分野で立体画像に関する表示方法が研究され実用化されてきた。 ここ で立体画像の表示方式は観者に特別なメガネゃゴーグル等装置を装着 させる方式 (メガネ方式) と、 観者には特別な装置を装着させない方 式とがある。
メガネ方式としては、 赤、 青フィルタを左右にとりつけたメガネを 着用する所謂アナダリフ方式や、 直交する直線偏光を透過させる偏光 フィルタを左右に取り付けたメガネを着用する所謂偏光メガネ方式が ある。 これらの方式は両眼視差のある画像を観者が両眼で観察してこ れらの視差のある像を観察して全体として立体画像を観察することが できるものである。 しかしながら、 これらの方式は観者が特殊なメガ ネ等を装着する必要があり煩わしいものであった。
また、 上述したような特種なメガネ等を装着しない立体映像表示装 置として、 図 7に示すパララックスパリァ方式や図 8に示すレンチキ ユラ方式と呼ばれるものが提案されている。
図 6にパララックスバリア方式の概略を示す。 図 7において、 液晶 表示素子 3 1には右眼用の画素 Rと左眼用の画素 Lとが交互に縦列に 配置されている。 そして、 液晶表示素子 3 1の前方にスリ ット 3 2を 開口したバリア 3 3が配置されている。
すなわち、 このパララックスバリア方式では、 液晶表示素子 3 1の パリア 3 3を通して観者 3 4が見たとき、 観者 3 4の右眼 3 4 aには バリア 3 3のスリッ ト 3 2を通して液晶表示素子 3 1のそれぞれの画 素 Rを見ることができ、 観者 3 4の左眼 3 4 bにはバリア 3 3のスリ ッ ト 3 2を通して液晶表示素子 3 1のそれぞれの画素 Lを見ることが でき、 これによつて、 液晶表示素子 3 1の画像を観者の両眼視差作用 により立体映像として見ることができるものである。
また、 図 8にレンチキユラ方式の概略を示す。 図 8において、 液晶 表示素子 3 1には上述したパララックスバリァ方式と画素の配列は異 なるが同様に右眼用の画素 Rと左眼用の画素 Lとが交互に縦列に配置 されている。 この液晶表示素子 3 1の前面にはレンチキユラレンズ 3 5が配置されている。 ここで、 レンチキユラレンズ 3 5は 1つのレン ズ単体が右眼用の画素 Rと左眼用の画素 Lとの 2画素に正確に一致す るように構成されている。
すなわち、 このレンチキュヲ方式では、 液晶表示素子 3 1を観者 3 4が見たとき、 観者 3 4の右眼 3 4 aにはレンチキユラレンズ 3 5を 通して液晶表示素子 3 1のそれぞれの画素 Rを見ることができ、 観者
3 4の左眼 3 4 bにはレンチキユラレンズ 3 5を通して液晶表示素子 3 1のそれぞれの画素 Lを見ることができ、 これによつて、 液晶表示 素子 3 1の画像を観者の両眼視差作用により立体映像として見ること ができるものである。
また、 特開平 1 0— 6 3 1 9 9号公報には、 図 9に示すように、 光 源 4 5の発光面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部 4 6 a と、左眼用偏光フィルタ部 4 6 bとを配置し、各フィルタ部 4 6 a ,
4 6 bを通過した各光をフレネルレンズ 4 3で平行光として液晶表示 素子 4 2に照射し、 この液晶表示素子 4 2の両面に設けられた偏光フ ィルタ 4 2 1、 4 2 2のそれぞれを、 1水平ライン L a、 L bごとに 互いに直交する直線偏光フィルタ 4 2 1、 4 2 2からなる直線偏光フ ィルタ部として交互に配置したものが開示されている。 本実施形態例 では、 光源 4 5側と観者側との対向する直線偏光フィルタラインを直 交する偏光方向とし、 液晶表示素子.4 2の液晶パネル 4 2 0には、 2 枚の偏光フィルタの水平ラインにあわせて 1水平ラインごとに右眼用 と左眼用の画像情報を交互に表示する構成を備えている。
しかしながら、 上述した二眼式のパララックスパリァ方式やレンチ キユラ方式は、いずれの場合も立体視可能範囲が制限されているため、 観者の位置が多少でも左右にずれると立体画像が左右に反転するとい つた問題がある。 また、 両方式は液晶表示素子の画素を右眼と左眼と で二分割しているため、 本来の液晶表示素子の垂直方向の解像度が半 分となってしまい、このため画像精度が低下するといつた問題もある。 また、 上述レた特開平 1 0— 6 3 1 9 9号公報に記載の発明では 1 水平ラインごとに互いに直交する直線偏光フィルタライン部を透過し た光を正確に液晶表示部に照射する必要があるため、 観者がフィルタ に対して上下方向に移動すると画像の光が観者の眼に届かなくなり、 観者が画像を立体視することができないという問題がある。 さらに、 観者の視点が画像に対して前後にずれた場合にも立体視できないとい う問題がある。 つまり観者は 1点でしか立体視をすることができない のである。
また、 本来の液晶表示素子の垂直解像度が半分となってしまい、 こ のため立体画像精度が低下することは同様に問題となる。 さらに、 こ の従来技術では、 所謂斜線を表示することができない、 という問題を も有していた。
この発明はかかる現状に鑑み創案されたものであって、 本発明の第 1の目的は、 水平解像度を落とすことなく、 垂直解像度を 2倍以上に 向上させることができるように構成することで、 最良な立体視を実現 できる立体映像表示装置を提供することにある。
また、 本発明の第 2の目的は、 立体映像表示装置において、 観者が 左右に傾いて鑑賞した場合であっても、 映像の表示解像度をできるだ け維持できる立体映像表示装置を提供することである。 このように傾 きを生じて画像を観るのは、 特に、 携帯電話、 携帯端末等の小型装置 の場合に発生しやすく、 本発明はこのような場合画像を明確に表示す ることができる。
さらに、 本発明の第 3の目的は、 斜めに表示される線をより明確に 表示することで、 画質を向上させることができ、 特に、 文字を鮮明に 判読できるようにすることである。
またさらに、 本発明の第 4の目的は、 表示手段にフィルタを取り付 ける際の水平方向の取り付け誤差を、 表示装置の水平方向の画素位置 制御信号を調節することができる立体映像表示装置を提供することで ある。
発明の概要
本発明は以下の手段により前記課題を解決するものである。
請求項 1に記載の本発明は、 両眼で立体視させるための第一及び第 二の画像を構成する画素が平面的に交互に配置される市松模様をなす ように配置されるとともに、 光源側及び観者側にそれぞれ偏光パネル が貼付された表示パネルと、 前記表示パネルの光源側に備えられ、 左 右の画像分布状態にあわせて配置され、 前記第一の画像だけを可視状 態とする第一領域と、 前記第二の画像だけを可視状態とする第二領域 とを備え、 各領域が平面的に交互に配置される市松模様をなすように 配置された市松状フィルタとを備えたことを特徴とする立体映像表示 装置である。
本発明によれば、 左右の画像が平面的に市松模様をなすように表示 され、 各画像がフィルタも市松模様で平面上に配置されているから、 水平解像度と垂直解像度を低下させることなく立体画像を表示できる。 請求項 2に記載の本発明は前記請求項 1記载立体映像表示装置の巿 松状フィルタの第一領域又は第二領域のいずれか一方の領域には 1 / 2波長板が取り付けられて構成されていることを特徴とするものであ る。 上記本発明によれば、 1 / 2波長板が取り付けられた領域では、 偏光軸の傾きが 9 0 ° 回転させられる。
請求項 3に記載の本発明は前記請求項 1又は請求項 2に記載の立体 映像表示装置の市松状フィルタの第一領域と第二領域との境界には光 を遮る遮光部が形成されていることを特徴とするものである。 本発明 によれば、 第一領域と第二領域を透過した光が遮光部で確実に分離さ れ明瞭な画像を得ることができる。
請求項 4に記載の本発明は、 前記請求項 1、 請求項 2又は請求項 3 に記載の表示パネルは、 水平方向の表示制御手段によって表示位置制 御されており、表示制御手段の表示タイミングを調整することにより、 表示パネルの各表示位置を巿松状フィルタの巿松模様に合致させるこ とを特徴とするものである。
本発明によれば、 表示パネルと市松状フィルタの横方向の位置ずれ 修正 (垂直方向の位置ずれ修正に比べれば、 '水平方向の修正は 2倍以 上難しい) を機械的な方法でなく表示制御手段の表示タイミングの調 整だけで正確且つ容易に一致させることができ、 装置の組み立て及び 調整を容易なものとすることができる。
請求項 5に記載の本発明は、 請求項 1、 請求項 2、 請求項 3、 請求 項 4又は請求項 5記載の立体映像表示には、 光を縦方向に拡散させる 拡散板を備えたことを特徴とする。 本発明によれば、 縦方向の拡散板 により、 画像表示光が縦方向に拡散されることにより、 観者の視点が 上下方向に移動しても明るい鮮明な立体映像を得ることができるとと もに、 画素分散による画像のざらつき感が低減することができる。 請求項 6に記載の本発明は請求項 1、 請求項 2, 請求項 3、 請求項 又は請求項 5記載の立体映像表示装置の表示パネルは直交する第一 及び第二の偏光を発する光源からの光が透過する液晶表示パネルであ り、 光源と液晶表示パネルとの間に市松状フィルタを設けたことを特 徴とする。 本発明によれば、 特種なメガネ等を装着することなく立体 画像を立体画像を表示でき、 暗所でも該画像を視認できる。
請求項 7に記載の本発明は、 請求項 1、 請求項 2, 請求項 3、 請 求項 4又は請求項 5記載の立体映像表示装置の表示パネルは自己発光 型の表示パネルであり表示パネルの観者側に市松状フィルタを設けた ことを特徴とする。 本発明によれば、 照明用の光源を必要とせず少な い消費電力で立体表示を可能とできる。
請求項 8記載の本発明は、 請求項 1、 請求項 2、 請求項 3、 請求項 4、 請求項 5、 請求項 6又は請求項 7記載の立体映像表示装置をテレ ビジョン、 ゲームマシン、 パーソナルコンピュータ、 携帯電話、 又は 携帯端末装置の表示部に使用されることを特徴とする。 本発明によれ ば、 大きな画面のテレビジョン、 ゲームマシン、 パーソナルコンビュ ータの画面を立体視可できるほか、 携帯電話や携帯端末など観者の視 線が画面に対して移動しやすい小型の機器の画面を立体視可すること ができる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す図であ る。
図 2は、 図 1に示した立体映像表示装置を説明する斜視図である。 図 3は、 図 1に示した立体映像表示装置の液晶パネルの表示領域を 示す図である。
図 4は、 図 1に示した立体映像表示装置の格子状フィルタの構造を 示し、 (1 ) は平面図、 (2 ) は ( 1 ) の A _ A線に相当する断面図で ある。
図 5は、 図 1に示した立体映像表示装置の格子状フィルタの他の構 造を示し、 ( 1 ) は平面図、 (2 ) は ( 1 ) の B— B線に相当する断面 図である。
図 6は、 本発明の他の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す図 である。
図 7は、 従来の立体映像表示装置の一例を示す図である。
図 8は、 従来の立体映像表示装置の一例を示す図である
図 9は、 従来の立体映像表示装置の一例を示す図である。
発明の最良な実施の形態 以下、 本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図 1乃至図 5は発明を実施する形態の一例を示すものである。 図 1 は本形態例に係る立体映像表示装置の平面図、 図 2は図 1に示した立 体映像表示装置の斜視説明図、 図 3は表示パネルの表示説明図、 図 4 及び図 5は市松状フィルタの構成を示す図である。
本形態例において、 立体映像表示装置は、 前記特開平 1 0— 6 3 1 9 9号公報に示した立体映像表示装置と基本的に同様の構造を備える。 即ち、 本形態例に係る立体映像表示装置は、 図 1及び図 2に示すよう に、 平面光源 5の発光面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィル タ部 6 aと、 左眼用偏光フィルタ部 6 bとを配置している。 なお、 発 光素子と偏光フィルタを用いなくても、 異なる偏光の光を異なる位置 から照射するように構成すればよく、 例えば、 異なる偏光の光を発生 する発光素子を二つ設けて、 異なる偏光の光を異なる位置からフレネ ルレンズ 3に照射するように構成してもよい。
また本実施形態例において 3はフレネルレンズであり、 各フィルタ 部 6 a , 6 bを通過した各光は、 このフレネルレンズ 3で平行光とし て液晶表示素子 2に照射される。 勿論、 この発明にあっては、 フレネ ルレンズ 3に代えて凸レンズで構成してもよい。 そして本実施形態例 では液晶表示素子 2の表示パネル 2 0は、 図 3に示すように、 立体視 される第一及び第二の画像を構成する画素 (L、 R ) を平面的に交互 に配置される市松模様をなすように配置するものとしている。そして、 この表示パネルの光源側及び観者側の両面にはそれぞれ偏光パネル 2 1 , 2 2が貼付されている。
本実施形態例では、 液晶表示パネル 2は、 2枚の透明板(例えば、 ガ ラス板)の間に所定の角度(例えば 9 0度)ねじれて配向された液晶が 配置されており、例えば、 T F T型の液晶表示パネルを構成している。 液晶表示パネルに入射した光は、 液晶に電圧が加わっていない状態で は、 入射光の偏光が 9 0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。
そして、 本実施形態例では表示パネル 2の光源側に巿松状パネル 7 が貼付されている。
即ち、偏光フィルタ 6を透過した光はフレネルレンズ 3に照射され、 フレネルレンズ 3では発光素子 5から拡散するように放射された光の 光路を略平行になり市松状フィルタ 7を透過して、 液晶表示パネル 2 に照射される。
このとき、 市松状フィルタ 7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 2に照射される。 すな わち、 市松状フィルタ 7の特定の領域を透過した光が、 液晶表示パネ ル 2の特定表示単位の部分を透過するようになっている
また、 液晶表示パネルに照射される光のうち、 偏光フィルタ 6の右 側領域 6 aを通過した光と左側領域 6 bを通過した光とは、異なる角度 でフレネルレンズ 3に入射し、 フレネルレンズ 3で屈折して左右異な る経路で液晶表示パネル 2から放射される。
市松状フィルタ 7は、 透過する光の位相を変える領域が、 図 4 ( 1 ) に示すように微細な間隔の市松状模様で繰り返して配置されている。 具体的には、 図 4 ( 2 ) に示すように光透過性の基材 7 1に、 微細な 幅の 1 / 2波長板 7 2が設けられた領域 7 aと、 1 / 2波長板 7 2の 幅と同一の微細な間隔で、 1 / 2波長 7 1が設けられていない領域 7 bとが微細な間隔で繰り返して設けられた列が位相をずらして設けら れている。 なお、 この 1 / 2波長板は光源側に設けても、 表示パネル 側に設けても差し支えない。
このような構成により、 設けられた 1 / 2波長板 7 2によって透過 する光の位相を変える領域 7 a と、 1 / 2波長板 7 2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 7 b とが微細な間隔の市 松模様として規則的に設けられているものである。 1 2波長板は、 透過する光の位相を変化させる位相差板として機能する。 1 / 2波長 板 7 2は、 その光学軸を偏光フィルタ 6の右側領域 6 a を透過する光 の偏光軸と 4 5度傾けて配置して、 右側領域 6 a を透過した光の偏光 軸を 9 0度回転させて出射する。 すなわち、 右側領域 6 a を透過した 光の偏光軸を 9 0度回転させて、 左側領域 6 bを透過する光の偏光と 等しくする。すなわち、 1 / 2波長板 7 2が設けられていない領域 7 b は左側領域 6 b を通過した、 偏光板 3と同一の偏光を有する光を透過 し、 1 / 2波長板 7 2が設けられた領域 7 aは右側領域 6 aを通過した、 偏光板 2 1 と偏光軸が直交した光を、 偏光板 2 1の偏光軸と等しくな るように回転させて出射する。
この市松状フィルタ 7の偏光特性の繰り返しは、 液晶表示パネル 2 の図 3に示した表示単位と同一のピッチとして、 表示単位毎 (すなわ ち、表示単位の横方向の水平ライン及び縦方向の垂直ライン)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 2の走査方 向と副走査方向の表示単位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、 隣り合う画素毎に出射する光の方向が異なる。 なお、 本発明では、 市松状フィルタ 7の偏光特性の繰り返しは、 液 晶表示パネル 2の表示単位のピッチの整数倍のピッチとして、 市松状 フィルタ 7の偏光特性が複数の表示単位毎(すなわち、複数の表示単位 の毎)に変わるようにしてもよい。
また、 本実施形態例では、 市松状フィルタの隣り合い異なる領域の 境には、 図 5 ( 1 ) ( 2 ) に示すように黒色の枠状の遮光体 (ブラック マトリ ックス) 7 Cを配置するようにすると異なる領域間での水平方 向及び上下方向での光の混合(クロストーク)を防止でき好適である。 本例ではこのブラックマトリクス 7 Cの配置位置は図 5 ( 2 ) に示す ように市松状フィルタ 7の表面側領域としているが、 巿松状フィルタ 7の裏側あるいは境界内部に埋設するような状態で形成してもよい。 このように、 微細位相差板の偏光特性の繰り返し毎に異なる光を液 晶表示パネル 2の表示素子に照射する必要があるため、 市松状フィル タ 7を透過して液 表示パネル 2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。 すなわち、 市松状フィルタ Ίの光の位相を変化させる領域 7 aは、 偏光フィルタ 6の右側領域 6 a を透過した光を、 左側領域 6 bを透過 した光の偏光と等しく して透過する。 また、 市松状フィルタ 7の光の 位相を変化させない領域 7 bは、 偏光フィルタ 6の左側領域 6 bを透 過した光をそのまま透過する。 そして市松状フィルタ 7を出射した光 は、 左側領域 6 b を透過した光と同じ偏光を有して、 液晶表示パネル 2の光源側に設けられた偏光板 2 1に入射する。
偏光板 2 1は第 2偏光板として機能し、 巿松状フィルタ 7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 6の左側領域 6 b を透過した光は第 2偏光板 2 1を透過し、 偏光フィルタ 6の右側領域 6 aを透過した光は偏光軸を 9 0度回転さ せられて第 2偏光板 2 1を透過する。 また、 偏光板 2 2は第 1偏光板 として機能し、 偏光板 2 1 と 9 0度異なる偏光の光を透過する偏光特 性を有する。 '
このような市松状フィルタ 7、 偏光板 2 1及ぴ偏光板 2 2を液晶表 示パネル 2 0に貼り合わせて、 市松状フィルタ 7、 偏光板 2 1、 液晶 表示パネル 2 0及び偏光板 2 2を組み合わせて画像表示装置を構成す る。
従って、 本形態例に係る立体映像表示装置によれば、 左右の画像が 平面的に市松模様をなすように表示され、 各画像がフィルタも市松模 様で平面上に配置されているから、 水平解像度と垂直解像度を低下さ せることなく立体画像を表示できる。
さらにまた、 本発明に係る立体映像表示装置では、 前記液晶表示素 子の前記液晶表示パネルには、 市松フィルタの各領域に合わせて映像 情報を表示させる表示制御手段を設けている。 この例によれば、 表示 位置制御手段により、 映像情報が液 表示画面に表示されるから、 必 要に応じて自由な表示を行うことができる。 また、 液晶表示パネルフ ィルタの水平位置の位置修正することを表示制御手段の各水平ライン の水平信号のスタートタイミングを調整することにより容易に行う、 組み立て及び調整を容易なものとすることができる ' さらに、 本発明にかかる立体映像表示装置には、 垂直方向のみの光 を拡散させる拡散板を備えることができる。 この拡散板としては、 例 えばレンチキユラレンズを使用している。 表示パネルからの光が拡散 され、 市松模様で構成される各画素からの光を散乱して観者が観察で きるため、 表示角を広くすることができるとともに画素分散による画 像のざらつき感が低減するようにできる。
なお、 本発明に係る立体映像表示装置の用途は特に限定されるもの ではないが、 例えば、 テレビジョン、 ゲームマシン、 パーソナルコン ピュータ、 携帯電話、 又は携帯端末装置の表示部に使用することがで きる。
また、 上記例では透過型の表示パネルを使用した例を説明したが、 表示パネルとして、 プラズマ型や有機 E L型の自己発光素子を使用す ることができる。 この場合には、 図 6に示すように自己発光型の表示 パネル 2 3の観者 3 4 a、 3 4 b側に巿松状フィルタ Ίを配置するこ ととなる。
このような構成を取る場合には観者 3 4 a、 3 4 bには直交する偏 光軸を備えた 2枚の偏光板 2 6 a , 2 6 bからなるメガネ 2 6等を装 着させることにより立体像を観察させる。 この場合、 市松状フィルタ 7の第一領域 7 a ( R側) と偏光板 2 6 a ( R側) の偏光方向とがー 致し、 且つ市松状フィルタ 7の第二領域 7 b ( L側) と偏光板 2 6 b ( L側) の偏光方向とかと一致させるようにする。
また、 本発明に係る立体映像表示装置は、 上記した実施の形態に限 定されるものではなく、 本発明の要旨を逸脱しない範囲内において 種々変更を加え'得ることは勿論である。
産業上の禾' J用可肯 性 以上、 説明したように本発明に係る立体映像表示装置によれば以下 の効果を奏し得る。
請求項 1に記載の本発明によれば、 左右の画像が平面的に市松模様 をなすように表示されるから、 水平解像度と垂 ΐ解像度を低下させる ことなく立体画像を表示できる。
請求項 2に記載の本発明によれば、 巿松状フィルタの第一領域又は 第二領域のいずれか一方の領域には 1 / 2波長板が取り付けられて構 成されていることから、 1 Z 2波長板が取り付けられた領域では、 偏 光軸の傾きが 9 0 ° 回転させられる。
請求項 3に記載の本発明によれば、 市松状フィルタの第一領域と第 二領域との境界には光を遮る遮光部が形成されているから、 第一領域 と第二領域を透過した光が遮光部で確実に分離され明瞭な画像を得る ことができる。
請求項 4に記載の本発明によれば、 表示パネルの水平方向の表示 制御手段によって表示制御されており、 表示位置制御手段の表示タイ ミングを調整することにより、 表示パネルの各表示位置を市松状フィ ルタの市松模様に正確に合致させることができ、 液晶表示パネルフィ ルタの取り付け誤差を修正することができ、 歩留まりが改善され、 か つ、 組み立て及ぴ調整を容易なものとすることができる。
請求項 5に記載の本発明によれば、 光を拡散させる拡散板を備えて いるので、 表示パネルからの光が拡散され、 市松模様で構成される各 画素からの光を散乱して観者が観察できるため、 画素分散による画像 のざらつき感が低減し、 上下方向の立体視野可視範囲が増加する。 請求項 6に記載の本発明よれば、 特種なメガネ等を装着することな く立体画像を立体画像を表示でき、 暗所でも該画像を視認できる。
請求項 7に記載の本発明によれば、 照明用の光源を必要とせず少 ない消費電力で立体表示を可能とできる。
請求項 8記載の本発明によれば、 大きな画面のテレビジョ ン、 ゲー ムマシン、 パーソナルコンピュータの画面を立体視可できるほか、 携 帯電話や携帯端末など観者の視線が画面に対して移動しゃすい小型の 機器の画面を立体視可することができる。

Claims

. 言青求の範囲
1 . 両眼で立体視させるための第一及ぴ第二の画像を構成する画素が 平面的に交互に配置される市松模様をなすように配置されるとともに、 観者側及び/又は反観者にそれぞれ偏光パネルが貼付された表示パネ ルと、 前記表示パネルの観者側又反観者側に備えられ、 左右の画像分 布状態にあわせて配置され、 前記第一の画像だけを可視状態とする第 一領域と、 前記第二の画像だけを可視状態とする第二領域とを備え、 各領域が平面的に交互に配置される市松模様をなすように配置された 市松状フィルタとを備えたことを特徴とする立体映像表示装置。
2 .前記市松状フィルタの第一領域又は第二領域のいずれか一方の領 域には 1 / 2波長板が取り付けられて構成されていることを特徴とす る請求項 1に記載の立体映像表示装置。
3 . 前記市松状フィルタの第一領域と第二領域との境界 は光を遮る 遮光部が形成されていることを特徴とする請求項 2に記載の立体映像 表示装置。
4 . 前記表示パネルは、 水平方向の表示位置制御手段によって表示制 御されており、表示制御手段の表示タイミングを調整することにより、 表示パネルの各表示位置を市松状フィルタの市松模様に合致させるこ とを特徴とする請求項 1、 請求項 2又は請求項 3のいずれかに記載の 立体映像表示装置。
5 . 前記立体映像表示装置には、 光を縦方向に拡散させる拡散板を備 えた請求項 1、 請求項 2、 請求項 3、 請求項 4又は請求項 5のいずれ かに記載の立体映像表示装置。
6 . 前記表示パネルは直交する第一及び第二の偏光を発する光源から の光が透過する液晶表示パネルであり、 光源と液晶表示パネルとの間 に市松状フィルタを設けたことを特徴とする請求項 1、 請求項 2 , 請 求項 3、請求項 4又は請求項 5のいずれかに記載の立体映像表示装置。
7 . 前記表示パネルは自己発光型の表示パネルであり、 表示パネルの 観者側に市松状フィルタを設けたことを特徴とする請求項 1、 請求項 2 , 請求項 3、 請求項 4又は請求項 5のいずれかに記載の立体映像表 示装置。
8 . 立体映像表示装置はテレビジョン、 ゲームマシ.ン、 パーソナルコ ンピュータ、 携帯電話、 又は携帯端末装置の表示部に使用されること を特徴とする請求項 1、 請求項 2、 請求項 3、 請求項 4、 請求項 5、 請求項 6、 又は請求項 7のいずれかに記載の立体映像表示装置。 .
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AL Designated countries for regional patents

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