JP2005173303A

JP2005173303A - ３次元画像表示装置

Info

Publication number: JP2005173303A
Application number: JP2003414364A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Tanaka; 慎一郎田中
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】３次元画像表示装置において、画像の表示品位が低下しないように、映りこみ防止対策を施した装置を提供すること。
【解決手段】液晶パララックス・バリアを用いたパララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、表面から直線偏光板、λ／４位相差板、液晶パララックス・バリア、λ／４位相差板、偏光板、画像液晶セル及び偏光板を順次配置することで、３次元画像表示装置を構成する各層の界面での反射光は、最初の直線偏光板で遮光されるようになり、所謂映りこみ現象が低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特殊なめがねを使用することなく立体画像表示が可能なパララックス・バリア方式による立体画像表示装置に関するものであり、特に画像を覗き込んだ者や、周囲の情景などの映りこみ防止対策を施した３次元画像表示装置にかかるものである。

従来のめがねを使用しない立体画像表示装置としては、その一つとしてパララックス・バリア方式が提案されている。この方式は、図４の原理図に示したように、縦縞状のきわめて細いスリット開口８１ａの裏側の所定の距離Ｄだけ離れた位置に、観察者の左右両眼８２ａ、８２ｂが見るべき右画像８３ａ、左画像８３ｂを、ステレオグラム表示面８０上に交互に縦縞状に配置することにより立体表示する。複数のスリット開口８１ａを有するプレートは、パララックス・バリア８１と呼ばれる。図４は、このパララックス・バリア８１を通して、視点Ｃから左右画像８３ａ、８３ｂを立体視する原理を示しており、一般にパララックス・ステレオグラムと呼ばれるものである。なお、Ａはバリア・ストライプの遮光幅、Ｂは開口幅である。

しかし、パララックス・ステレオグラムが収める情報は、左右２眼分で平面画像の２倍に過ぎないし、視点の移動にも制約がある。このため、図５に示すようなパララックス・パノラマグラムと言われる連続的３次元画像表示方式が提案されている。この方式は、パララックス・ステレオグラムにおいて、パララックス・バリア８１の開口８１ａの開口比を例えば１／６乃至１／１０ぐらいに縮小して、画像表示面８０に多方向から撮像した連続画像を配置するものである。こうすると、図示のように方向分解数が６〜１０の連続的３次元画像が得られる。

そして、このパララックス・ステレオグラム方式において、３次元画像表示装置と２次元画像表示装置との両立性をもたせるため、パララックス・バリア１を透過型液晶素子などにより電子的に発生させ、バリア・ストライプの形状や位置、濃度などを使用目的に応じて電子的に可変制御できるようにした３次元画像表示装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。

ところが、このような従来の液晶パララックス・バリア方式による３次元画像表示装置で、画像の前にバリアを配置するものにおいては、画像を覗き込んだ者の顔や、背後の蛍光管など周囲の情景がその表示画面に映り重複表示される現象がある。いわゆる映り込みであり、３次元画像表示装置では多発するが、これは画像の前面に界面が多いからである。

例えば、表示用液晶パネルの前にスペーサーガラスを配置して液晶パララックス・バリアを配置すると、図３のように、３次元画像表示装置は、表面から偏光板（直線偏光板）４１、ガラス４２１と液晶層４２２とガラス４２３からなる液晶パララックス・バリア４２、スペーサーガラス４３、偏光板４４、ガラス４５１と液晶層４５２とガラス４５３からなる表示用液晶パネル４５及び偏光板４６の構成となり、表示用液晶パネル４５前面に６面の平面が略平行に存在することになる。このように多数の界面が生じることは装置の性質上やむをえないので、映り込みをどのように防ぐかが課題となっている。各界面の平行度を減らすと映りこみを減少させることができるが、表示品位が低下する。

そこで、映り込み防止のために、最前面の偏光板の表面を粗面にあらして防眩処理（ＡＧ）を施したＡＧ偏光板としたものがあるが、防眩処理が面倒であり、高価となっていた。また、映り込み防止の効果も十分とは言えなかった。
特許２８５７４２９号公報（第２頁−３頁，第２図、第３図、第９図）

上記のように、パララックス・バリア方式による３次元画像表示装置に多数の界面が生じることは、装置の構成上やむをえないことなので、画像の表示品位を低下させることなく、映り込みをどのように防ぐかが課題となっている。

本願の発明者は、上述のような問題点を解消すべく種々検討を行った結果、液晶パララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、液晶パララックス・バリアの偏光板とバリア間に位相差板を置くことにより映りこみが減少できることに着目し、表面から直線偏光板、位相差板、液晶パララックス・バリア、スペーサーガラス、位相差板、偏光板、及び表示用パネルの配置構成とすることによって、映りこみ防止対策を施した３次元画像表示装置として、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、前記の問題点を解決することを課題とし、液晶パララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、映りこみ防止対策を施したものを提供することを目的とするものである。

また、液晶パララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、画像の表示品位の低下しない、映りこみ防止対策を施した３次元画像表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。

すなわち、前記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明は、表示用パネルの前面に所定距離を置いて液晶パララックス・バリアを配置したパララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、液晶パララックス・バリア表面に偏光板と位相差板が配置されたことを特徴とする。

また請求項２に係る発明は、請求項１の３次元画像表示装置において、前記表示用パネルと前記液晶パララックス・バリアとの間にスペーサーガラスが配置されていることを特徴とする。

また請求項３に係る発明は、表示用の液晶パネルの前面に所定距離を置いて液晶パララックス・バリアを配置した液晶パララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、液晶パララックス・バリア表面に直線偏光板とλ／４位相差板が配置され、且つ液晶パネル前面の偏光板上にλ／４位相差板を設けたことを特徴とする。

また請求項４に係る発明は、前記液晶パネルと前記液晶パララックス・バリアとの間にスペーサーガラスが配置されていることを特徴とする。

本発明に係る３次元画像表示装置によれば、画像を覗き込んだ者や、周囲の情景などの画像表示装置への映りこみを低減し、２次元表示の際や３次元表示の際に良質な画像が得られる３次元画像表示装置を提供することができる。

特に大型の３次元画像表示装置において液晶パララックス・バリアと表示用のパネルとの距離を調節するためにスペーサーガラスを用いると、反射に寄与する界面の増加により写りこみが激しくなるが、本発明によれば効果的に映りこみを低減できる。

以下、本発明にかかる３次元画像表示装置について、実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る３次元画像表示装置の１実施例の模式的断面図である。図２は入射光及び反射光の偏光状態の説明図である。

図１の１実施例の模式的断面図において、３次元画像表示装置は、偏光板（直線偏光板）１１、λ／４位相差板１２、液晶パララックス・バリア１３、スペーサーガラス１４、λ／４位相差板１５、偏光板１６、表示用液晶パネル１７及び偏光板１８からなるものである。

液晶パララックス・バリア１３は、一部は図示しないが、上側ガラス基板１３１、共通電極、スペーサー１３２、λ／２の位相差が生じるにように調整された液晶層１３３、画素電極、下側ガラス板１３４を順次重ねて構成されたもので、３次元表示の場合には上記両電極間に選択的に電圧を印加することにより所定の形状のパララックス・バリア・ストライプを液晶層に発生することができる。電圧印加制御はマイクロコンピュータ等の電子回路で得られる。２次元画像表示の場合には、電子回路はパララックス・バリア・ストライプの発生を停止し、その画像表示領域の全域にわたり無色透明にするよう制御される。

スペーサーガラス１４は液晶パララックス・バリア１３と表示用液晶パネル１７との距離を調整するために適宜用いられる。３次元画像表示装置が大型化するほど液晶パララックス・バリア１３と表示用液晶パネル１７との間に一定の間隔が必要となるためスペーサーガラス１４が必要となってくる。

表示用液晶パネル１７は、一部は図示しないが、上側ガラス基板１７１、カラーフィルター、共通電極、スペーサー１７２と液晶層１７３、画素電極、下側ガラス板１７４を順次重ねて構成されたものである。上記両電極間に選択的に電圧を印加することにより、任意の画像を表示することができる。表示用液晶パネル１７は、液晶パララックス・バリア１３の後方に所定距離を離して配置され、３次元画像表示の際にパララックス・バリア・ストライプに対応して交互に左右画像が表示される。

図２は、図１の３次元画像表示装置の実施例における１界面による入射光及び反射光の偏光状態の説明図である。さらに、図２の左側には２Ａから２Ｃに、各層を通過した入射光の偏光状態を示し、図２の右側には２Ｄから２Ｆに、各層を通過した反射光の偏光状態を示してある。

３次元画像表示装置の一部分を構成している、偏光板１１、１／４λ位相差板１２、液晶パララックス・バリア１３の液晶層１３３及び反射界面１３４からなる構造の、映り込みを防止する構成は１／４λ位相差板１２を追加した点にある。

かかる構成によれば、まず、偏光板１１に映り込みを発生させる光１０が入射されると、入射光は偏光板１１によって、図２Ａに示したような直線偏光となる。この直線偏光は、λ／４位相差板１２によって図２Ｂの如く遅相し右円偏光される。右円偏光された光は、液晶パララックス・バリア１３の液晶層１３３を通過して左円偏光され１／２λの遅相となる。ここで、反射界面に映りこんだ映像は、反射光として図２Ｅのように液晶パララックス・バリア１３の液晶１３３を再度通過して、右円偏光される。さらにこの反射光は、図２Ｆのようにλ／４位相差板１２を通過して、入射光とは偏光方位角の異なる直線偏光に変換される。そして映り込み映像は、偏光板１１によって遮断される。

かかる３次元画像表示装置の構成によれば、液晶パララックス・バリア１３の表面に直線偏光板１１とλ／４位相差板１２が配置され、映り込みの原因となる３次元画像表示装置を構成する屈折率の異なる各層の界面での反射光は、λ／４位相差板１２と最初の直線偏光板１１で遮光されることになり、映り込みが低減される。

さらに本実施例においては、液晶パララックス・バリア表面に直線偏光板とλ／４位相差板が配置されるとともに、表示用液晶パネル１７前面の偏光板上にλ／４位相差板１５を設けている。液晶パララックス・バリア表面にλ／４位相差板を配置するだけでは、表示用液晶パネル１７からの画像に対し常にλ／４の遅相が生じ、画像品位の低下を招くことになる。このため、このλ／４の遅相を打ち消すため表示用液晶パネルの偏光板上にも上記偏光板１２と遅相軸が直交するようにλ／４位相差板１５を設けたものである。このような構成によれば、観察者側の入射光による映り込みの防止ができるとともに、表示用液晶パネルの画像の表示品位を劣化させることが無い。

従って、本発明の３次元画像表示装置は、実施形態として図１のような順序に表面から順次配置されることが好ましい。すなわち、表示用液晶パネルの前面に所定距離を置いて液晶パララックス・バリアを配置した液晶パララックス・バリア方式によるものにおいて、直線偏光板１１、λ／４位相差板１２、液晶パララックス・バリア１３、スペーサーガラス１４、λ／４位相差板１５、偏光板１６、表示用液晶パネル１７及び偏光板１８を順次配置する。かかる構成によれば、３次元画像表示装置を構成する各層の界面での反射光は、最初の偏光板１１で遮光されることになり、映り込みを低減することができ、２次元表示、３次元表示にかかわらず表示品位の高い３次元画像表示装置が得られる。

ここで、図３に示した従来型の３次元画像表示装置と、図１に示した本発明による３次元画像表示装置の外光の映り込みによる反射率を比較すると、従来型の３次元画像表示装置の外光の反射率を１００％とした場合、本発明による３次元画像表示装置の反射率は２９％であった。従って見た目にも映りこみ改善の効果が非常に大であった。

以上には、位相差板として１／４λの位相差板を用いた例をあげて説明したが、位相差板としては１／４λに限定されるものではなく、必要に応じ１／２λその他のものを用い、あるいは各種位相差板を組み合わせて用いることができる。

また、以上には、３次元画像表示装置において、表示用パネルが液晶パネルの場合について説明したが、有機若しくは無機のＥＬパネルまたはプラズマディスプレイパネル等いずれのものでも差し支えない。これらの何れの表示用パネルにおいても、本発明により画像表示装置への映りこみを低減し、良質な画像が得られる３次元画像表示装置を提供することができる。

以上のような効果を有する本発明の３次元画像表示装置は、コンピュータ端末用や産業用、医学用、放送用などの幅広い分野での３次元画像表示装置として有用である。

なお、図面により実施例を説明したが、以上に示した実施例は本発明の技術的思想を具体化するための３次元画像表示装置を例示するものであって、本発明をこの３次元画像表示装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求範囲記載の技術的思想を共通するものに均しく適用し得るものである。

本発明に係る３次元画像表示装置の１実施例の模式的断面図である。本発明における入射光及び反射光の偏光状態の説明図である。従来の３次元画像表示装置の模式的断面図である。パララックス・ステレオグラムの原理を示す平面図である。パララックス・パノラマグラムの原理を示す平面図である。

符号の説明

１１偏光板
１２ λ／４位相差板
１３液晶パララックス・バリア
１３１上側ガラス基板
１３３液晶層
１３４下側ガラス板
１４スペーサーガラス、
１５ λ／４位相差板
１６偏光板
１７表示用液晶パネル

Claims

表示用パネルの前面に所定距離を置いて液晶パララックス・バリアを配置したパララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、液晶パララックス・バリア表面に偏光板と位相差板が配置されたことを特徴とする３次元画像表示装置。
前記表示用パネルと前記液晶パララックス・バリアとの間にスペーサーガラスが配置されていることを特徴とする３次元画像表示装置。
表示用の液晶パネルの前面に所定距離を置いて液晶パララックス・バリアを配置した液晶パララックス・バリア方式による３次元画像表示装置において、液晶パララックス・バリア表面に直線偏光板とλ／４位相差板が配置され、且つ液晶パネル前面の偏光板上にλ／４位相差板を設けたことを特徴とする３次元画像表示装置。
前記液晶パネルと前記液晶パララックス・バリアとの間にスペーサーガラスが配置されていることを特徴とする３次元画像表示装置。