JP2005134663A

JP2005134663A - 多機能表示装置および同装置に用いられるスリットマスク形成用のスイッチング液晶パネル

Info

Publication number: JP2005134663A
Application number: JP2003370856A
Authority: JP
Inventors: Masao Ozeki; 正雄尾関; Yuji Nozu; 裕二野津; Nao Fukumoto; 奈央福本
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】立体画像表示，見る角度によって異なる画面が見られる多画面表示および２次元画像表示を適宜選択できるようにする。
【解決手段】画像表示部と、スイッチング液晶パネルとを含み、上記画像表示部に表示される立体画像，多画面画像の別に応じてスイッチング液晶パネルに異なるスリットマスクを形成する多機能表示装置であって、スイッチング液晶パネルの一方の透明電極基板２１０に行方向に沿って延び、かつ、列方向に所定の間隔をもって平行に配線された第１枝電極２１１を有する櫛歯状の第１透明電極２１２と、第１枝電極２１１と交互に配置される第２枝電極２１３を有する櫛歯状の第２透明電極２１４とを形成し、他方の透明電極基板に列方向に沿って延び、かつ、行方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された第３枝電極２２１を有する櫛歯状の第３透明電極２２２と、第３枝電極２２１と交互に配置される第４枝電極２２３を有する櫛歯状の第４透明電極２２４とを形成し、第１〜第４の透明電極に対する通電を制御して行スリットマスクもしくは列スリットマスクを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、立体画像表示（３次元画像），多画面表示それに通常の２次元画像表示を適宜選択できる多機能表示装置および同装置に用いられるスリットマスク形成用のスイッチング液晶パネルに関するものである。

立体画像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。

図１１にパララックス・バリア法によるカラー立体画像表示装置の構成例を模式的に示す。この例において、視差画像の表示部には透過型のカラー液晶表示体１０が用いられている。液晶表示体１０は一般的な構成であってよく、図示しない周辺シール材を介して圧着された一対のガラス基板（透明電極基板）１１とガラス基板（カラーフィルタ基板）１２を備え、そのセルギャップ内に表示用液晶層１３が封入されているとともに、ガラス基板１２の内面にカラーフィルタ１４が設けられている。駆動方式はパッシブマトリクス方式、アクティブマトリクス方式のいずれであってもよい。

透過型であることから、裏面のガラス基板１２側には光入射側偏光板１５を介してバックライト１６が配置されている。これに対して、観察面側のガラス基板１１には光出射側偏光板１７を介してスリット（パララックスバリア）１８が配置されており、スリット１８上には保護用のガラス基板１９が設けられている。

液晶表示体１０によって右目用の視差画像と左目用の視差画像とを合成して表示し、バックライトを点灯させた状態で、観察者の両眼でスリット１８を介して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液晶表示体１０によるカラー表示を立体的に見ることができる。なお、特許文献１ではスリット１８を例えば液晶パネルなどにより電気的に形成・消失可能として、スリット１８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。

画像の表示形態としては、上記の立体画像表示のほかにひとつの表示画面で異なる情報が観察できる多画面表示がある。ここで、多画面表示とは同一表示画面に複数の情報が含まれている表示形態のことで、その典型例が表示画面を複数に分割してその各分割画面内に異なる情報を表示するマルチ画面である。

しかしながら、マルチ画面の場合にはその個々の画面が小さくなり解像度も低下することから、その元画面（マザー画面）にはある程度の大きさを必要とするため、例えば携帯電話機の小さな待ち受け画面などをマルチ画面化することは好ましくない。

"ＴｈｅｏｒｙｏｆＰａｒａｌｌａｘＢａｒｒｉｅｒｓ"，Ｊ．ＳＭＰＴＥ，ｖｏｌ．５９，Ｎｏ．７，ｐｐ１１〜２１，１９５２特開平３−１１９８８９号公報

したがって、本発明の課題は、立体画像表示（３次元画像），同じ表示画面でありながら見る角度に応じて異なる情報が見られる多画面表示それに通常の２次元画像表示を適宜選択できる多機能表示装置およびそれを実現するためのスリットマスク形成用のスイッチング液晶パネルを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の多機能表示装置は、表示形態がドットマトリクス型である画像表示部と、上記画像表示部の観察面側もしくは反観察面側のいずれかに配置されるスリットマスク形成用のスイッチング液晶パネルと、上記画像表示部に表示される所定の画像データが格納されている画像データソース源と、上記画像データを上記画像表示部の行方向もしくは列方向にストライプ状に分割して上記画像表示部に表示し、かつ、その分割形態に応じて上記スイッチング液晶パネルに異なるスリットマスクを形成する表示制御手段とを含み、上記スイッチング液晶パネルに含まれている２枚の透明電極基板のうちの一方の透明電極基板には、上記行方向に沿って延び、かつ、上記列方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第１枝電極を有する櫛歯状の第１透明電極と、上記第１枝電極と交互に配置される複数の第２枝電極を有する櫛歯状の第２透明電極とが形成されており、上記スイッチング液晶パネルに含まれている他方の透明電極基板には、上記列方向に沿って延び、かつ、上記行方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第３枝電極を有する櫛歯状の第３透明電極と、上記第３枝電極と交互に配置される複数の第４枝電極を有する櫛歯状の第４透明電極とが形成されており、上記表示制御手段より、上記画像データの分割形態に応じて上記第１ないし第４の透明電極に対する通電が制御されることを特徴としている。

本発明において、立体画像表示時には、上記画像表示部の画面が複数の列に分割されて右目用の視差画像と左目用の視差画像とがそれらの列に交互に表示されるとともに、上記スイッチング液晶パネルに列スリットマスクが形成される。

これに対して、多画面表示時には、上記画像表示部の画面および上記画像データソース源に格納されている少なくとも２種類の画像データがそれぞれ複数の行に分割されて上記画面の奇数行に一方の画像データの奇数行目のデータが表示され上記画面の偶数行に他方の画像データの偶数行目のデータが表示されるとともに、上記スイッチング液晶パネルに行スリットマスクが形成される。

なお、通常の２次元画像表示とするには、上記スイッチング液晶パネルにスリットマスクを形成せずに単なる光透過板とし、上記画像表示部に元画像をそのまま表示すればよい。

また、本発明にはスイッチング液晶パネル自体の構成も含まれる。すなわち、本発明のスイッチング液晶パネルは、周辺シール材を介して互いに圧着され、その内部に液晶が封入されている２枚の透明電極基板を含み、そのうちの一方の透明電極基板には、行方向に沿って延び、かつ、列方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第１枝電極を有する櫛歯状の第１透明電極と、上記第１枝電極と交互に配置される複数の第２枝電極を有する櫛歯状の第２透明電極とが形成されており、他方の透明電極基板には、列方向に沿って延び、かつ、行方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第３枝電極を有する櫛歯状の第３透明電極と、上記第３枝電極と交互に配置される複数の第４枝電極を有する櫛歯状の第４透明電極とが形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、上記画像表示部の画面を複数の列に分割して、右目用の視差画像と左目用の視差画像とをそれらの列に交互に表示するとともに、上記スイッチング液晶パネルに列スリットマスクを形成することにより、いわゆるパララックス・バリア法による立体画像が得られる。
また、上記画像表示部の画面および上記画像データソース源に格納されている少なくとも２種類の画像データをそれぞれ複数の行に分割して上記画面の奇数行に一方の画像データの奇数行目のデータを表示し上記画面の偶数行に他方の画像データの偶数行目のデータを表示するとともに、上記スイッチング液晶パネルに行スリットマスクを形成することにより、見る角度に応じて異なる情報を見ることができる多画面表示となる。
また、上記スイッチング液晶パネルにスリットマスクを形成せずにスイッチング液晶パネルを単なる光透過板とし、上記画像表示部に元画像をそのまま表示することにより、通常の２次元画像表示とすることができる。

次に、図１〜図１０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。

図１に示すように、この多機能表示装置は、基本的な構成として画像表示部１００と、スリットマスク形成用のスイッチング液晶パネル２００とを備えている。画像表示部１００には表示形態がドットマトリクス型である液晶パネルが好適であるが、その駆動方式は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。カラーフィルタの有無は任意であってよい。また、バックライトを有する透過型であることが好ましいが、反射型であってもよい。また、別の例として液晶パネルに代えてＰＤＰパネルや有機ＬＥＤパネルを用いてもよい。

スイッチング液晶パネル２００は空間光変調素子で、図示しない周辺シール材を介して互いに圧着され、その内部に所定の液晶物質が封入されている２枚の透明電極基板２１０，２２０を含み、３次元表示モード時には列スリットマスク，多画面表示モード時には行スリットマスクをそれぞれ形成し，２次元表示モード時にはスリットのない単なる光透過板とされる。

図１の例において、スイッチング液晶パネル２００は画像表示部１００の観察面側に配置されているが、画像表示部１００がバックライトを有する透過型の液晶パネルである場合には、その反観察面側（裏面側）に配置されてもよい。

なお、本発明において、画像表示部１００，スイッチング液晶パネル２００ともに、行方向Ｘとは観察者の右目ＥＲと左目ＥＬとを結ぶ横方向であり、列方向Ｙとは行方向Ｘと直交する縦方向のことを言う。

図２（ａ）にスイッチング液晶パネル２００に含まれている一方の透明電極基板２１０の電極構成を示し、図２（ｂ）に他方の透明電極基板２２０の電極構成を示す。この例によると、一方の透明電極基板２１０には行方向Ｘに沿って延び、かつ、列方向Ｙに所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第１枝電極２１１を有する櫛歯状の第１透明電極２１２と、上記第１枝電極２１１と交互に配置される複数の第２枝電極２１３を有する櫛歯状の第２透明電極２１４とが形成されている。

これに対して、他方の透明電極基板２２０には、列方向Ｙに沿って延び、かつ、行方向Ｘに所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第３枝電極２２１を有する櫛歯状の第３透明電極２２２と、上記第３枝電極２２１と交互に配置される複数の第４枝電極２２３を有する櫛歯状の第４透明電極２２４とが形成されている。

スイッチング液晶パネル２００に対する通電方法の一例について説明する。デフォルトがノーマリーホワイトであるとして、３次元画像表示の場合には、透明電極基板２１０側の第１透明電極２１２および第２透明電極２１４の各々に点灯電圧が印加され、透明電極基板２２０側においては第３透明電極２２２，第４透明電極２２４のいずれか一方に点灯電圧、いずれか他方に消灯電圧が印加される。これにより、図７（ｂ）に示すような列スリットマスクＹＳが形成される。

多画面表示の場合には、透明電極基板２１０側の第１透明電極２１２，第２透明電極２１４のいずれか一方に点灯電圧、いずれか他方に消灯電圧が印加され、透明電極基板２２０側の第３透明電極２２２，第４透明電極２２４にはともに点灯電圧が印加される。これにより、図８（ｂ）に示すような行スリットマスクＸＳが形成される。２次元画像表示の場合には、すべての透明電極２１２，２１４，２２２，２２４が消灯電圧とされる。これにより、図６（ｂ）に示すように行方向Ｘ，列方向Ｙともにスリットが形成されずスイッチング液晶パネル２００は単なる光透過板となる。

次に、図３によりこの多機能表示装置の制御駆動系３００について説明する。この制御駆動系３００は、例えばＲＡＭからなる画像データソース源３１０，中央処理部３２０，画像処理部３３０，上記画像表示部１００を駆動する駆動回路３４０および上記スイッチング液晶パネル（空間光変調素子）２００をオンオフ制御する制御回路３５０を備えている。

画像データソース源３１０には、３次元画像表示用の画像データと、多画面表示用の画像データなどが格納される。３次元画像表示用の画像データについては、図４（ａ）に示す左目用の視差画像データＬ１，Ｌ２，Ｌ３…と、図４（ｂ）に示す右目用の視差画像データＲ１，Ｒ２，Ｒ３…とが用意される。

多画面表示用の画像データ（この例では２画面表示）としては、図５（ａ）に示す元画像データＡと、図５（ｂ）に示す元画像データＢとが用意される。この例において、画像表示部１００は携帯電話機の待ち受け画面に用いられる表示パネルであり、元画像データＡは図１０（ａ）に示す海辺の風景を写した背景画像ＡＳで、元画像データＢは図１０（ｂ）に示す時計画像ＢＳである。

次に、この多機能表示装置の動作について説明する。まず、２次元画像表示モード時には、図６（ａ）に示すように、画像表示部１００に画像データソース源３１０の例えば元画像データＡもしくは元画像データＢをそのまま表示するとともに、上記したようにスイッチング液晶パネル２００のすべての透明電極２１２，２１４，２２２，２２４に消灯電圧を印加して、図６（ｂ）に示すように、スイッチング液晶パネル２００を単なる光透過板とする。

次に、３次元画像表示（立体画像表示）モード時には、中央処理部３２０は画像データソース源３１０から図４（ａ）の左目用の視差画像データについては例えば奇数列目の画像データＬ１，Ｌ３，Ｌ５…を読み出し、図４（ｂ）の右目用の視差画像データについては例えば偶数列目の画像データＲ２，Ｒ４，Ｒ６…を読み出して画像処理部３３０に与える。

これを受けて、画像処理部３３０は奇数列目の左目用視差画像データＬ１，Ｌ３，Ｌ５…と、偶数列目の右目用視差画像データＲ２，Ｒ４，Ｒ６…とを交互に並べ替えて合成データを作成して駆動回路３４０に与える。駆動回路３４０は画像表示部１００の画面を複数の列に分割して、その画面に図７（ａ）に示すように合成データＬ１，Ｒ２，Ｌ３，Ｒ４，Ｌ５，Ｒ６…を表示する。

これと並行して、中央処理部３２０は制御回路３５０を介して上記したように透明電極基板２１０側の第１，第２透明電極２１２，２１４の双方に点灯電圧を印加するとともに、透明電極基板２２０側の第３透明電極２２２，第４透明電極２２４のいずれか一方には点灯電圧、いずれか他方には消灯電圧を印加し、スイッチング液晶パネル２００に図７（ｂ）に示すような列スリットマスクＹＳを形成する。

これにより、いわゆるパララックス・バリア法による立体画像が得られるのであるが、この場合、透明電極基板２２０側の第３透明電極２２２と第４透明電極２２４とに対する点灯電圧と消灯電圧を高速で交互にスイッチングしてスリットの光透過部（白）と光遮光部（黒）の位置を入れ替えるとともに、これに同期して画像表示部１００にＬ１，Ｒ２，Ｌ３，Ｒ４，Ｌ５，Ｒ６…の並び順の合成データと、Ｒ１，Ｌ２，Ｒ３，Ｌ４，Ｒ５，Ｌ６…の並び順の合成データとを交互に表示させることにより、３次元画像の解像度を２倍とすることができる。

次に、多画面（２画面）表示モード時について説明する。この表示モード時において、中央処理部３２０は画像データソース源３１０内の元画像データＡと元画像データＢとを図５（ａ）（ｂ）に示すようにそれぞれ画像表示部１００の行単位に合わせて複数の行Ａ１，Ａ２，Ａ３…；Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…に分割する。なお、その分割幅（１行の幅）は表示分解能の観点からしてドットマトリクス表示における１画素分であることが好ましいが、複数画素分としてもよい。

そして、例えば元画像データＡについては奇数行目の画像データＡ１，Ａ３，Ａ５…を読み出し、元画像Ｂについては偶数行目の画像データＢ２，Ｂ４，Ｂ６…を読み出して画像処理部３３０に与える。

これを受けて、画像処理部３３０は奇数行目の画像データＡ１，Ａ３，Ａ５…と、偶数行目の画像データＢ２，Ｂ４，Ｂ６…とを交互に並べ替えて合成データを作成して駆動回路３４０に与える。駆動回路３４０は画像表示部１００の画面を複数の行に分割して、その画面に図８（ａ）に示すように合成データＡ１，Ｂ２，Ａ３，Ｂ４，Ａ５，Ｂ６…を表示する。

これと並行して、中央処理部３２０は制御回路３５０を介して上記したように透明電極基板２１０側の第１，第２透明電極２１２，２１４のいずれか一方には点灯電圧、いずれか他方には消灯電圧を印加するとともに、透明電極基板２２０側の第３透明電極２２２，第４透明電極２２４の双方に点灯電圧を印加して、スイッチング液晶パネル２００に図８（ｂ）に示すような行スリットマスクＸＳを形成する。

したがって、図９（ａ）に示すように、例えば画像表示部１００の偶数行と行スリットマスクＸＳの光透過部（白）とが位置的にずれなく重ねられているとすると、画像表示部１００の画面を真正面位置から見た場合には元画像データＢによる図１０（ｂ）に示す時計画像ＢＳが観察され、画像表示部１００の画面を斜め上方向から見た場合には元画像データＡによる図１０（ａ）に示す背景画像ＡＳが観察されることになる。

また、図９（ｂ）に示すように、画像表示部１００の表示行とスイッチング液晶パネル２００のスリット位置とを相対的に縦方向（垂直方向）にずらすことにより、背景画像ＡＳと時計画像ＢＳの各視認角度を調整することができる。なお、画像データソース源３１０内に着信表示画像の元画像を含ませ、着信があった場合には、２次元画像表示モードに切り替えてその着信表示画像を表示することもできる。

本発明によれば、列スリットマスクおよび行スリットマスクを任意に形成できるスリットマスク形成用のスイッチング液晶パネルを備えていることにより、立体画像表示（３次元画像），多画面表示それに通常の２次元画像表示を適宜選択できる多機能表示装置を実現することができる。

本発明による多機能表示装置の基本的な構成例を模式的に示す分解斜視図。上記多機能表示装置が備えるスイッチング液晶パネルの各透明電極基板に形成されている電極構成を示す平面図。上記多機能表示装置の制御駆動系を示すブロック線図。上記多機能表示装置の画像データソース源に格納される３次元画像データを示す説明図。上記多機能表示装置の画像データソース源に格納される２画面画像データを示す説明図。本発明において、（ａ）２次元画像表示時における画像表示部の表示例を示す説明図、（ｂ）２次元画像表示時におけるスイッチング液晶パネルの動作例を示す説明図。本発明において、（ａ）３次元画像表示時における画像表示部での合成データを示す説明図、（ｂ）３次元画像表示時におけるスイッチング液晶パネルのスリット形成例を示す説明図。本発明において、（ａ）２画面表示時における画像表示部での合成データを示す説明図、（ｂ）２画面表示時におけるスイッチング液晶パネルのスリット形成例を示す説明図。２画面表示の作用説明図。２画面表示時に異なる角度で視認される２つの表示画面を例示した画面図。パララックス・バリア法による立体画像表示装置の従来例を示す模式図。

符号の説明

１００画像表示部
２００スイッチング液晶パネル
２１０，２２０透明電極基板
２１１，２１３，２２１，２２３枝電極
２１２第１透明電極
２１４第２透明電極
２２２第３透明電極
２２４第４透明電極
３００制御駆動系
３１０データソース源
３２０中央処理装置
３３０画像処理部
３４０駆動回路
３５０オンオフ制御回路
ＹＳ列スリットマスク
ＸＳ行スリットマスク

Claims

表示形態がドットマトリクス型である画像表示部と、上記画像表示部の観察面側もしくは反観察面側のいずれかに配置されるスリットマスク形成用のスイッチング液晶パネルと、上記画像表示部に表示される所定の画像データが格納されている画像データソース源と、上記画像データを上記画像表示部の行方向もしくは列方向にストライプ状に分割して上記画像表示部に表示し、かつ、その分割形態に応じて上記スイッチング液晶パネルに異なるスリットマスクを形成する表示制御手段とを含み、
上記スイッチング液晶パネルに含まれている２枚の透明電極基板のうちの一方の透明電極基板には、上記行方向に沿って延び、かつ、上記列方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第１枝電極を有する櫛歯状の第１透明電極と、上記第１枝電極と交互に配置される複数の第２枝電極を有する櫛歯状の第２透明電極とが形成されており、
上記スイッチング液晶パネルに含まれている他方の透明電極基板には、上記列方向に沿って延び、かつ、上記行方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第３枝電極を有する櫛歯状の第３透明電極と、上記第３枝電極と交互に配置される複数の第４枝電極を有する櫛歯状の第４透明電極とが形成されており、
上記表示制御手段より、上記画像データの分割形態に応じて上記第１ないし第４の透明電極に対する通電が制御されることを特徴とする多機能表示装置。
立体画像表示時には、上記画像表示部の画面が複数の列に分割されて右目用の視差画像と左目用の視差画像とがそれらの列に交互に表示されるとともに、上記スイッチング液晶パネルに列スリットマスクが形成される請求項１に記載の多機能表示装置。
多画面表示時には、上記画像表示部の画面および上記画像データソース源に格納されている少なくとも２種類の画像データがそれぞれ複数の行に分割されて上記画面の奇数行に一方の画像データの奇数行目のデータが表示され上記画面の偶数行に他方の画像データの偶数行目のデータが表示されるとともに、上記スイッチング液晶パネルに行スリットマスクが形成される請求項１に記載の多機能表示装置。
周辺シール材を介して互いに圧着され、その内部に液晶が封入されている２枚の透明電極基板を含み、そのうちの一方の透明電極基板には、行方向に沿って延び、かつ、列方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第１枝電極を有する櫛歯状の第１透明電極と、上記第１枝電極と交互に配置される複数の第２枝電極を有する櫛歯状の第２透明電極とが形成されており、他方の透明電極基板には、列方向に沿って延び、かつ、行方向に所定の間隔をもってほぼ平行に配線された複数の第３枝電極を有する櫛歯状の第３透明電極と、上記第３枝電極と交互に配置される複数の第４枝電極を有する櫛歯状の第４透明電極とが形成されていることを特徴とするスリットマスク形成用のスイッチング液晶パネル。