JP2006330610A

JP2006330610A - 三次元表示装置

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Publication number: JP2006330610A
Application number: JP2005157655A
Authority: JP
Inventors: Nagatoshi Kurahashi; 永年倉橋; Takayuki Ota; 享之太田; Fumikado Itakura; 史門板倉; Ryutaro Oke; 隆太郎桶
Original assignee: Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: US20060268203A1; US7705934B2; JP4823571B2

Abstract

【課題】 DFD型の三次元表示装置において、表示される三次元立体像が暗くなるのを防ぐ。
【解決手段】複数枚の表示パネルのうちの少なくとも１枚の表示パネルを、画像の色を表現するカラーフィルタ（基本カラーフィルタ）よりも光の透過度が高いフィルタ、または透明な窓が設けられた画素を有する表示パネルとする三次元表示装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、三次元表示装置に関し、特に、複数枚の表示パネル（表示面）を奥行き方向に重ねて配置した、DFD(Depth Fused 3D)型の三次元表示装置に適用して有効な技術に関するものである。

従来、物体の三次元立体像や、複数の物体を三次元的に配置した画像などの三次元画像を表示する三次元表示装置には、DFD型の表示装置がある。

前記DFD型の表示装置は、複数枚の表示パネル（表示面）を、前記表示装置の観察者から見て異なる奥行き位置に配置した三次元表示装置である（たとえば、特許文献１を参照）。前記特許文献１などに記載された三次元表示装置では、表示対象物体を観察者の視線方向から前記各表示面に射影した二次元像を生成し、前記各表示面に表示させる。そして、前記各表示面に表示される前記二次元像における前記観察者から見た透過度を前記表示面毎にそれぞれ独立に変化させて、三次元立体像を生成する。

このとき、たとえば、表示パネルが２枚の表示装置において、前記観察者から見て手前の表示パネルの透過度を、前記手前の表示パネルに表示された二次元像の輝度が前記表示対象物体の輝度に等しくなるように設定し、前記観察者から見て奥の表示パネルの透過度を、たとえば、その表示パネルの最大値に設定する。そうすると、前記観察者には、前記前記手前の表示パネル上に表示対象物体が表示されているように見える。また、前記手前の表示パネルの透過度を少し増加させ、前記奥の表示パネルの透過度を少し減少させると、前記観察者には、前記各表示パネルの透過度の比率に応じた奥行き位置に前記表示対象物体が表示されているように見える。このように、前記DFD型の表示装置では、前記手前の表示パネルの透過度と前記奥の表示パネルの透過度を独立に変化させてその比率を変えることにより、前記表示パネル間の任意の奥行き位置に物体の像を表示することができる。

前記DFD型の三次元表示装置は、従来の、たとえば、液晶シャッタ眼鏡などの立体視用の特殊な眼鏡を使わなくても三次元立体像を観察することができ、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制することができる。
特開２００２−２１４５６６号公報

しかしながら、前記特許文献１などに記載された前記DFD型の三次元表示装置の場合、たとえば、光源（バックライト）から照射された光は、複数の表示パネル（表示面）を通過して前記観察者に到達する。このとき、前記各表示パネルには、たとえば、表示する二次元像の色を表現するカラーフィルタが設けられており、前記光源からの光は、前記カラーフィルタを通過するときに、各カラーフィルタの透過度に応じて光の強度（輝度）が減少する。つまり、たとえば、２枚の表示パネルが設けられた三次元表示装置の場合、前記光源から照射された光の強度（輝度）を1とし、たとえば、各表示パネルにおける光の透過度が0.8とすると、前記三次元表示装置から外部に出射する光の強度（輝度）は前記光源から照射された光の強度の0.64倍となる。そのため、従来の表示パネルが１枚の表示装置と比べると、同じ光源を用いた場合、前記三次元表示装置で表示される三次元立体像が暗くなるという問題があった。

本発明の目的は、DFD型の三次元表示装置において、表示される三次元立体像が暗くなるのを防ぐことが可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。

本発明の三次元表示装置は、DFD型の三次元表示装置であって、複数枚の表示パネルのうちの少なくとも１枚の表示パネルが、画像の色を表現するカラーフィルタ（基準カラーフィルタ）よりも光の透過度が高いフィルタ、または透明な窓が設けられた画素を有する表示パネルであることを最も主要な特徴とする。このような特徴を持つ三次元表示装置の代表的な構成例は、たとえば、以下の通りである。

（１）複数枚の透過型表示パネル（以下、表示パネルという）と、光源とを備え、前記複数枚の表示パネルは、観察者から見て奥行き位置が異なり、かつ、表示面が重なるように配置され、前記光源は、前記観察者から見て最も奥に配置された表示パネルから手前の表示パネルに向かって光を照射する位置に配置されており、前記各表示パネルは、表示する画像の色を表現する複数色のカラーフィルタ（以下、基準カラーフィルタという）が画素単位で設けられている三次元表示装置であって、前記複数枚の表示パネルは、全ての画素が、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素でなる第１の表示パネルと、前記基準カラーフィルタよりも光の透過率が高いフィルタまたは透明な窓を設けた画素を有する第２の表示パネルとからなる。

（２）前記構成例（１）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記観察者から見て、前記第１のパネルよりも奥に配置されている。

（３）前記構成例（１）または（２）を前提とし、前記第２の表示パネルは、白色フィルタを設けた画素を有する。

（４）前記構成例（３）を前提とし、前記第２の表示パネルは、全ての画素に、前記基準カラーフィルタおよび前記白色フィルタが設けられている。

（５）前記構成例（４）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタおよび前記白色フィルタの面積が等しい。

（６）前記構成例（３）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記白色フィルタのみを設けた画素を有する。

（７）前記構成例（６）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記白色フィルタのみを設けた画素が、市松格子状に配置されている。

（８）前記構成例（６）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記白色フィルタのみを設けた画素が、縞状に配置されている。

（９）前記構成例（３）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えた画素を有する。

（１０）前記構成例（９）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えた画素が、市松格子状に配置されている。

（１１）前記構成例（３）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えた画素のみを有する。

（１２）前記構成例（１１）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えてなる複数パターンの画素が、縞状に配置されている。

（１３）前記構成例（１１）を前提とし、前記第２の表示パネルは、前記カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えてなる複数パターンの画素が、同一パターンの画素が２つ以上連続しないように配置されている。

本発明の三次元表示装置は、たとえば、前記構成例（１）のように、前記基準カラーフィルタよりも光の透過率が高いフィルタまたは透明な窓を設けた画素を有する第２の表示パネルを備える。そのため、前記第２の表示パネルを通過するときに、光の透過率が高いフィルタまたは透明な窓を設けた画素を透過した光の透過度（輝度）は、前記基準カラーフィルタのみが設けられた画素を通過した光の透過度よりも大きくなり、光の強度の低下を小さくすることができる。そのため、表示される三次元立体像が暗くなるのを防ぐことができる。

またこのとき、前記構成例（２）の手段のように、前記第２の表示パネルを前記第１の表示パネルよりも奥に配置すれば、前記第２の表示パネルを通過した光の強度（輝度）の低下を小さくすることができ、前記第１の表示パネルに照射される光の強度を高くすることができる。そのため、表示される三次元立体像が暗くなるのを防ぐことができるとともに、表示される三次元立体像の奥行き位置のずれを低減することができる。

なお、前記第２の表示パネルには、前記基準カラーフィルタよりも光の透過率が高いフィルタまたは透明な窓を設けた画素があればよいが、このとき、前記基準カラーフィルタにより表現される色に影響を及ぼす、すなわち前記基準カラーフィルタにより表現された色が変化してしまうと、前記第２の表示パネルに表示された画像（二次元像）が劣化してしまう。そのため、前記基準カラーフィルタにより表現される色を変化させないようにするためには、前記構成例（３）のように、前記光の透過率が高いフィルタとして、白色フィルタを設けることが好ましい。

また、前記第２の表示パネルに、前記白色フィルタを設ける場合は、たとえば、前記構成例（４）から構成例（１３）までのいずれかの構成にすることが好ましい。特に、前記構成例（７）や構成例（１３）のようにすると、前記第２の表示パネルの光の透過度を向上させる効果が高く、かつ、前記白色フィルタによる画像の劣化を目立ちにくくすることができる。

以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

本発明のDFD型の三次元表示装置では、複数枚の表示パネルのうちの少なくとも１枚の表示パネルを、画像の色を表現するカラーフィルタ（基準カラーフィルタ）よりも光の透過度が高いフィルタ、または透明な窓が設けられた画素を有する表示パネルとすることで、表示された三次元立体像が暗くなるのを防ぐ。

図１および図２は、本発明に関わる三次元表示装置の概略構成および表示原理を説明するための模式図であり、図１は三次元表示装置の構成例を示す図、図２は表示原理を説明する図である。
図１および図２において、１は三次元表示装置、１０１は手前の表示パネル、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄはそれぞれ手前の表示パネルのTFT基板，対向基板，シール材，液晶材料、１０２は奥の表示パネル、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄはそれぞれ奥の表示パネルのTFT基板，対向基板，シール材，液晶材料、１０３は光源、２は観察者である。

本発明の三次元表示装置１は、DFD型の三次元表示装置であり、たとえば、図１に示すように、２枚の透過型表示パネル（表示パネル）１０１，１０２と、光源１０３を備えている。このとき、前記２枚の表示パネル１０１，１０２は、図１に示したように、観察者２から見て奥行き位置が異なり、かつ、前記各表示パネル１０１，１０２の画像表示面が重なるように配置する。また、前記光源１０３は、前記観察者２から見て奥の表示パネル１０２から手前の表示パネル１０１に向かう方向に光が照射されるように配置する。以下、２枚の表示パネル１０１，１０２のうち、前記観察者２から見て手前にある表示パネル１０１を手前の表示パネルといい、奥にある表示パネル１０２を奥の表示パネルという。

前記各表示パネル１０１，１０２は、前記光源１０３から照射された光を画素単位で透過あるいは遮断することで画像（二次元像）を表示するものであればどのような構成であってもよく、たとえば、液晶表示パネルが用いられる。前記表示パネルとして液晶表示パネルを用いる場合、前記手前の表示パネル１０１は、たとえば、図１に示したように、透明基板上にTFT素子をアレイ状に設けたTFT基板１０１ａと、画像の色を表現する複数色のカラーフィルタが設けられた対向基板１０１ｂとを備える。そして、前記TFT基板１０１ａ、前記対向基板１０１ｂの間に、シール材１０１ｃを設けて液晶材料１０１ｄを充填している。また、前記奥の表示パネル１０２も、前記手前の表示パネル１０１と同様に、前記TFT基板１０２ａと前記対向基板１０２ｂとを備え、前記TFT基板１０２ａ、前記対向基板１０２ｂの間に、シール材１０２ｃを設けて液晶材料１０２ｄを充填している。

また、前記光源は、たとえば、冷陰極蛍光管などの蛍光ランプ、あるいは分散型エレクトロルミネッセンス（EL）や発光ダイオード（LED）などを用いたものである。

また、図１では図示を省略しているが、前記三次元表示装置は、たとえば、前記２枚の表示パネルを挟むように１組の偏光板が設けられており、前記２枚の表示パネルの間には、たとえば、散乱板などが設けられているとする。

また、本発明のDFD型の三次元表示装置１において、前記表示パネル１０１，１０２の構成や、その他の詳細な構成は、たとえば、前記特許文献１（特開２００２−２１４５６６号公報）に記載された三次元表示装置と同様でよいので、本明細書では、詳細な説明は省略する。

前記DFD型の三次元表示装置１を用いて、物体の三次元立体像や、複数の物体を三次元的に配置した三次元画像を表示する方法の詳細については、たとえば、前記特許文献１に記載された三次元表示方法と同様でよいので、本明細書では、詳細な説明は省略し、表示原理についてのみ簡単に説明する。

前記表示パネルが２枚のDFD型三次元表示装置１を用いて三次元画像を表示するときには、たとえば、図２に示すように、表示対象物体Ｏｂｊを、観察者の視点Ｐから前記各表示パネル１０１，１０２に射影したときの二次元像Ｏｂｊ₁，Ｏｂｊ₂を生成し、前記各表示パネル１０１，１０２に表示させる。このとき、たとえば、前記手前の表示パネル１０１に表示された二次元像Ｏｂｊ₁上の光の透過度がα₁となり、奥の表示パネル１０２に表示された二次元像Ｏｂｊ₂上の光の透過度がα₂となるように、前記各表示パネル１０１，１０２上の画素の透過度を独立に設定する。このようにすると、前記視点Ｐから前記表示パネル１０１，１０２を見た観察者には、前記２枚の表示パネル１０１，１０２の間であり、かつ、前記各表示パネル１０１，１０２の透過度の比に応じた奥行き位置に、前記表示対象物体Ｏｂｊが表示されているように見える。

また、前記DFD型三次元表示装置１では、前記各表示パネル１０１，１０２に表示された二次元像Ｏｂｊ₁，Ｏｂｊ₂の透過度の代わりに、輝度の比を設定してもよく、この場合も、前記各表示パネル１０１，１０２に表示された二次元像Ｏｂｊ₁，Ｏｂｊ₂の輝度の比に応じた奥行き位置に前記表示対象物体Ｏｂｊが表示されているように見える。

しかしながら、従来のDFD型三次元表示装置では、前記手前の表示パネル１０１に照射される光は、前記奥の表示パネル１０２をある透過度α₂で通過した光であり、前記奥の表示パネル１０２に照射される光に比べて強度（輝度）が小さくなっている。そのため、前記手前の表示パネル１０１を透過して前記観察者２に到達する光の強度はさらに小さくなる。その結果、表示された三次元画像が暗くなったり、奥行き位置があらかじめ設定した位置からずれて見えたりする。そこで、本発明の三次元表示装置１では、たとえば、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度の低下の度合いを小さくするために、前記奥の表示パネル１０２に、物体の色を表現する複数色のカラーフィルタ（基準カラーフィルタ）よりも光の透過度が高いフィルタまたは透明な窓を設けた画素を有する表示パネルを用いる。以下、前記基準カラーフィルタよりも光の透過度が高いフィルタまたは透明な窓を設けた画素を有する表示パネルの構成例について説明する。

図３乃至図７は、本発明による実施例１の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、図３は手前の表示パネルの画素の構成例を示す図、図４は奥の表示パネルの画素の構成例を示す図、図５は図４の変形例を示す図、図６および図７は奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。
図３乃至図７において、ＣＦ_Rは赤のカラーフィルタ、ＣＦ_Gは緑のカラーフィルタ、ＣＦ_Bは青のカラーフィルタ、ＣＦ_Wは白色フィルタである。

本実施例１の三次元表示装置１は、図１に示したように、２枚の表示パネル１０１，１０２を備えているとする。このとき、前記各表示パネル１０１，１０２で画像の色を表現する基準色の組み合わせが、たとえば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｇ）であるとすると、前記観察者から見て手前の表示パネル１０１の対向基板１０１ｂには、たとえば、図３に示すように、赤のカラーフィルタＣＦ_R、緑のカラーフィルタＣＦ_G、青のカラーフィルタＣＦ_Bを１組とするカラーフィルタが画素単位で設けられている。なお、図３では、破線で囲まれた領域ＬＡ₁が１つ画素に相当し、これが２次元アレイ状に設けられている。

またこのとき、前記観察者から見て奥の表示パネル１０２の対向基板１０２ｂには、たとえば、図４に示すように、前記赤のカラーフィルタＣＦ_R、緑のカラーフィルタＣＦ_G、青のカラーフィルタＣＦ_B、および白色フィルタＣＦ_Wを１組とするカラーフィルタが画素単位で設けられている。なお、図４においても、破線で囲まれた領域ＬＡ₂が１つ画素に相当し、これが２次元アレイ状に設けられている。また、図４において破線で囲まれた領域ＬＡ₂の面積（画素サイズ）は、図３において破線で囲まれた領域ＬＡ₁の面積と等しいとする。

また、詳細な説明は省略するが、図４に示したように、前記赤のカラーフィルタＣＦ_R、緑のカラーフィルタＣＦ_G、青のカラーフィルタＣＦ_B、および白色フィルタＣＦ_Wを１組として田の字型に配置する場合、前記奥の表示パネル１０２では、たとえば、信号線数を前記手前の表示パネル１０１の３分の２とし、走査線数を前記手前の表示パネル１０１の２倍にすればよい。

本実施例１の三次元表示装置１の場合、前記奥の表示パネル１０２は、各画素に前記白色フィルタＣＦ_Wが設けられている。このとき、前記奥の表示パネル１０２を透過した光のうち、前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bを透過し光については強度（輝度）が減少するものの、前記白色フィルタＣＦ_Wを透過した光については強度がほとんど減少しない。そのため、表示面全体で考えると、たとえば、図３に示したような前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bのみが設けられている画素を透過した光に比べて強度が高い。その結果、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度（輝度）の低下の度合いを小さくでき、表示された三次元立体像が暗くなることを防げる。

また、前記奥の表示パネル１０２に、前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_B、および白色フィルタＣＦ_Wを田の字型に配置する場合、図４に示したような配置に限らず、たとえば、図５に示したような配置、あるいはその他の配置であってもよい。

また、前記奥の表示パネル１０２に、前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_B、および白色フィルタＣＦ_Wを設ける場合、図４および図５に示したような田の字型の配置に限らず、どのような配置であってもよい。前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_B、および白色フィルタＣＦ_Wの他の配置例としては、たとえば、図６に示すように、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gの面積を小さくし、空いた領域に白色フィルタＣＦ_Wを配置する例が挙げられる。また、その他にも、たとえば、図７に示すように、前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bの長辺の長さを短くし、空いた領域に白色フィルタＣＦ_Wを配置してもよい。

またこのとき、前記白色フィルタＣＦ_Wの面積が大きいと前記白色フィルタＣＦ_Wを通過した光の影響が大きくなり各画素が表現する物体の色が判別しにくくなる。一方、前記白色フィルタＣＦ_Wの面積が小さいと、前記手前の表示パネル１０１に照射する光の強度（輝度）を高くする効果が小さくなる。また、たとえば、図６に示したように、ある基準カラーフィルタのみの面積を小さくして前記白色フィルタＣＦ_Wを設けると、前記面積を小さくした基準カラーフィルタの寄与率が大きい色を表現しにくくなる。そのため、前記白色フィルタＣＦ_Wおよび前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bの面積は、すべて等しくなるようにすることが好ましい。

以上説明したように、本実施例１の三次元表示装置によれば、奥の表示パネル１０２に、画像の色を表現する基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bと白色フィルタＣＦ_Wを１組とし、これを画素単位で設けた表示パネルを用いることで、前記奥の表示パネル１０２による光の強度（輝度）の低下の度合いを小さくし、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の輝度を高くすることができる。そのため、表示された三次元立体像が暗くなるのを防ぐことができる。

また、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の輝度を高くすることで、前記手前の表示パネル１０１に表示された二次元像の輝度が小さくなるのを防ぎ、たとえば、表示対象物体が、あらかじめ設定した奥行き位置よりも奥に表示されてしまうことを防げる。

なお、本実施例１の三次元表示装置１では、前記奥の表示パネル１０２に、前記白色フィルタＣＦ_Wを設けているが、これに限らず、たとえば、前記手前の表示パネル１０１に、前記白色フィルタＣＦ_Wを設けてもよい。

また、本実施例１では、図１に示したような、２枚の表示パネル１０１，１０２を備える三次元表示装置１を例に挙げたが、これに限らず、３枚以上の表示パネルを備える三次元表示装置であってもよい。この場合、前記奥の表示パネル１０２のように、前記白色フィルタＣＦ_Wを設けた表示パネルを前記光源１０３に近い奥行き位置に配置しておけば、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度の低下の度合いを小さくすることができる。

また、本実施例１では、前記画像の色を表現する基準カラーフィルタの組み合わせとして、ＲＧＢの組み合わせを例に挙げたが、これに限らず、他の色の組み合わせであってもよい。

図８乃至図１２は、本発明による実施例２の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、図８は手前の表示パネルの画素の構成例を示す図、図９は奥の表示パネルの画素の構成例を示す図、図１０は図９の変形例を示す図、図１１および図１２は奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。

本実施例２の三次元表示装置１は、図１に示したように、２枚の表示パネル１０１，１０２を備えているとする。このとき、前記各表示パネル１０１，１０２で画像の色を表現する基準色の組み合わせが、たとえば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｇ）であるとすると、前記手前の表示パネル１０１の対向基板１０１ｂには、たとえば、図８に示すように、赤のカラーフィルタＣＦ_R、緑のカラーフィルタＣＦ_G、青のカラーフィルタＣＦ_Bを１組とするカラーフィルタが画素単位で設けられている。なお、図８では、紙面縦方向に３画素、紙面横方向に３画素の合計９画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つ画素に相当し、これが２次元アレイ状に設けられている。

またこのとき、前記奥の表示パネル１０２の対向基板１０２ｂには、たとえば、図９に示すように、前記赤のカラーフィルタＣＦ_R、緑のカラーフィルタＣＦ_G、青のカラーフィルタ_Bが設けられた画素と、白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素が市松格子状に配置されている。なお、図９においても、紙面縦方向に３画素、紙面横方向に３画素の合計９画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つ画素に相当し、これが２次元アレイ状に設けられている。また、図９において破線で囲まれた領域の面積（画素サイズ）は、図８において破線で囲まれた領域の面積と等しいとする。

前記実施例１の三次元表示装置では、前記奥の表示パネル１０２の画像を表示する領域（表示面）において前記白色フィルタＣＦ_Wが占める面積は、表示面全体の約４分の１である。一方、本実施例２の三次元表示装置では、前記奥の表示パネル１０２の表示面において前記白色フィルタＣＦ_Wが占める面積は、表示面全体の約半分である。そのため、本実施例２の三次元表示装置は、前記実施例１の三次元表示装置に比べて、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度（輝度）を高くする効果が高くなる。その結果、表示される三次元立体像がより明るくなるとともに、奥行き位置のずれをさらに小さくすることができる。

また、一般的な表示パネルの場合、１つの画素の面積は、前記観察者が個々の画素を識別することが困難である程度に小さい。そのため、図９に示したように、基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素と前記白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素が市松格子状に配置されていても、前記奥の表示パネル１０２に表示された画像（二次元像）の画質の劣化はほとんど認知できないと考えられる。そのため、前記三次元表示装置で表示される三次元立体像の画質をほとんど劣化させることなく、三次元立体像を明るく表示することができる。

また、図９に示した例では、前記白色フィルタＣＦ_Wのみを設けた画素は、前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bと同じ面積の白色フィルタＣＦ_Wを３つ設けた構成になっているが、これに限らず、たとえば、図１０に示すように、１つの大きな白色フィルタＣＦ_Wを設けてもよい。

また、前記奥の表示パネル１０２に、前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素と、前記白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素を配置する場合、図９および図１０に示したような市松格子状の配置に限らず、他の配置であってもよい。前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素と、白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素の他の配置例としては、たとえば、図１１に示すように、前記各基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素および前記白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素をそれぞれ、表示パネル１０２（対向基板１０２ｂ）のｙ方向に列状に配置した縞状の配置であってもよい。なお、図１１では、紙面縦方向に３画素、紙面横方向に５画素の合計１５画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つの画素に相当する。

またさらに、たとえば、図１２に示すように、前記基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素および前記白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素をそれぞれ、表示パネル１０２（対向基板１０２ｂ）のｘ方向に列状に配置した縞状の配置であってもよい。なお、図１１では、紙面縦方向に５画素、紙面横方向に３画素の合計１５画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つの画素に相当する。

また、図１１および図１２では、白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素の列が１画素おき、言い換えると基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素の列と白色フィルタＣＦ_Wのみが設けられた画素の列を交互に配置しているが、これに限らず、たとえば、前記白色フィルタＣＦ_Wが設けられた画素の列が数画素おきに配置されていてもよい。

以上説明したように、本実施例２の三次元表示装置によれば、前記実施例１の三次元表示装置と同様に、前記奥の表示パネル１０２による光の強度（輝度）の低下の度合いを小さくし、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の輝度を高くすることができる。そのため、表示された三次元立体像が暗くなるのを防ぐことができる。

また、本実施例２の三次元表示装置では、前記奥の表示パネル１０２の白色フィルタＣＦ_Wの面積を、前記実施例１の三次元表示装置での白色フィルタＣＦ_Wの面積よりも大きくできるので、前記実施例１の三次元表示装置に比べ、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度（輝度）を大きくすることができる。

なお、本実施例２の三次元表示装置では、前記奥の表示パネル１０２に、前記白色フィルタＣＦ_Wのみの画素を設けているが、これに限らず、たとえば、前記手前の表示パネル１０１に、前記白色フィルタＣＦ_Wのみの画素を設けてもよい。

また、本実施例２では、図１に示したような、２枚の表示パネル１０１，１０２を備える三次元表示装置１を例に挙げたが、これに限らず、３枚以上の表示パネルを備える三次元表示装置であってもよい。この場合、前記奥の表示パネル１０２のように、前記白色フィルタＣＦ_Wのみの画素を有する表示パネルを前記光源１０３に近い奥行き位置に配置しておけば、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度の低下の度合いを小さくすることができる。

また、本実施例２では、前記画像の色を表現する基準カラーフィルタの組み合わせとして、ＲＧＢの組み合わせを例に挙げたが、これに限らず、他の色の組み合わせであってもよい。

図１３乃至図１７は、本発明による実施例３の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、図１３は手前の表示パネルの画素の構成例を示す図、図１４は奥の表示パネルの画素の構成例を示す図、図１５乃至図１７は奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。

本実施例３の三次元表示装置１は、図１に示したように、２枚の表示パネル１０１，１０２を備えているとする。このとき、前記各表示パネルで画像の色を表現する基準色の組み合わせが、たとえば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｇ）であるとすると、前記手前の表示パネル１０１の対向基板１０１ｂには、たとえば、図１３に示すように、前記基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_B、すなわち赤のカラーフィルタＣＦ_R、緑のカラーフィルタＣＦ_G、青のカラーフィルタＣＦ_Bを１組とするカラーフィルタが画素単位で設けられている。なお、図１３では、紙面縦方向に３画素、紙面横方向に３画素の合計９画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つ画素に相当し、これが２次元アレイ状に設けられている。

またこのとき、前記奥の表示パネル１０２の対向基板１０２ｂには、たとえば、図１４に示すように、前記基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素と、前記基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bの緑のカラーフィルタＣＦ_Gを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素が市松格子状に配置されている。なお、図１４においても、紙面縦方向に３画素、紙面横方向に３画素の合計９画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つ画素に相当し、これが２次元アレイ状に設けられている。また、図１４において破線で囲まれた領域の面積（画素サイズ）は、図１３において破線で囲まれた領域の面積と等しいとする。

前記奥の表示パネル１０２が図１４に示したような構成の場合、前記基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bの１つを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素を市松格子状に配置することで、前記実施例１および前記実施例２の三次元表示装置と同様に、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度（輝度）を高くすることができる。またこのとき、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gが設けられた画素は、全画素の約半分であり、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gの寄与率が大きい色を表現しにくくなるが、前記実施例２で説明したように、一般的な表示パネルの場合、１つの画素の面積は、前記観察者が個々の画素を識別することが困難である程度に小さい。そのため、図１４に示したような配置であっても、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gの寄与率が大きい色を十分に表現することができると考えられる。そのため、前記三次元表示装置で表示される三次元立体像の画質をほとんど劣化させることなく、三次元立体像を明るく表示することができる。

また、図１４に示した例では、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素を市松格子状に配置しているが、これに限らず、前記赤のカラーフィルタＣＦ_Rを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、あるいは前記青のカラーフィルタＣＦ_Bを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素を市松格子状に配置してもよい。

また、前記基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bの１つを白色フィルタＣＦ_Wに置き換える場合、特定の色のカラーフィルタのみを置き換えるだけでなく、たとえば、前記赤のカラーフィルタＣＦ_Rを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記青のカラーフィルタＣＦ_Bを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素の３パターンの画素を配置してもよい。そのような例としては、たとえば、図１５に示すように、前記赤のカラーフィルタＣＦ_Rを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素（緑のカラーフィルタＣＦ_G，青のカラーフィルタＣＦ_B，白色フィルタＣＦ_Wを１組のフィルタとする画素）、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素（赤のカラーフィルタＣＦ_R，青のカラーフィルタＣＦ_B，白色フィルタＣＦ_Wを１組のフィルタとする画素）、前記青のカラーフィルタＣＦ_Bを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素（赤のカラーフィルタＣＦ_R，緑のカラーフィルタＣＦ_G，白色フィルタＣＦ_Wを１組のフィルタとする画素）をそれぞれ、ｙ方向に列状に配置し、それらをｘ方向に順番に並べた縞状の配置にしてもよい。またこのとき、たとえば、図１６に示すように、前記赤のカラーフィルタＣＦ_Rを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記青のカラーフィルタＣＦ_Bを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素をｘ方向に並べるときに、前記白色フィルタＣＦ_Wに置き換えていない基準カラーフィルタＣＦ_R，ＣＦ_G，ＣＦ_Bが設けられた画素の列を加えてもよい。なお、図１５および図１６では、紙面縦方向に３画素、紙面横方向に５画素の合計１５画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つの画素に相当する。

またさらに、前記赤のカラーフィルタＣＦ_Rを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記青のカラーフィルタＣＦ_Bを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素を配置する場合、図１５または図１６に示したような縞状に配置するだけでなく、たとえば、図１７に示すように、ｘ方向およびｙ方向に画素を見たときに、フィルタの組み合わせ（パターン）が同じ画素が２つ以上連続しないように、前記赤のカラーフィルタＣＦ_Rを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記緑のカラーフィルタＣＦ_Gを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素、前記青のカラーフィルタＣＦ_Bを白色フィルタＣＦ_Wに置き換えた画素を配置してもよい。なお、図１７では、紙面縦方向に５画素、紙面横方向に５画素の合計２５画素を示しており、破線で囲まれた領域が１つの画素に相当する。

以上説明したように、本実施例３の三次元表示装置によれば、前記実施例１および実施例２の三次元表示装置と同様に、前記奥の表示パネル１０２による光の強度（輝度）の低下の度合いを小さくし、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の輝度を高くすることができる。そのため、表示された三次元立体像が暗くなるのを防ぐことができる。

なお、本実施例３の三次元表示装置では、前記奥の表示パネル１０２に、前記白色フィルタＣＦ_Wを設けているが、これに限らず、たとえば、前記手前の表示パネル１０１に、前記白色フィルタＣＦ_Wを設けてもよい。

また、本実施例３では、図１に示したような、２枚の表示パネル１０１，１０２を備える三次元表示装置を例に挙げたが、これに限らず、３枚以上の表示パネルを備える三次元表示装置であってもよい。この場合、前記奥の表示パネル１０２のように、前記白色フィルタＣＦ_Wを設けた表示パネルを前記光源１０３に近い奥行き位置に配置しておけば、前記手前の表示パネル１０１に照射される光の強度の低下の度合いを小さくすることができる。

また、本実施例３では、前記画像の色を表現する基準カラーフィルタの組み合わせとして、ＲＧＢの組み合わせを例に挙げたが、これに限らず、他の色の組み合わせであってもよい。

以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。

本発明に関わる三次元表示装置の概略構成を示す模式図である。本発明に関わる三次元表示装置の表示原理を説明するための模式図である。本発明による実施例１の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、手前の表示パネルの画素の構成例を示す図である。本発明による実施例１の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの画素の構成例を示す図である。本発明による実施例１の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、図４の変形例を示す図である。本発明による実施例１の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。本発明による実施例１の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。本発明による実施例２の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、手前の表示パネルの画素の構成例を示す図である。本発明による実施例２の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの画素の構成例を示す図である。本発明による実施例２の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、図９の変形例を示す図である。本発明による実施例２の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。本発明による実施例２の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。本発明による実施例３の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、手前の表示パネルの画素の構成例を示す図である。本発明による実施例３の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの画素の構成例を示す図である。本発明による実施例３の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。本発明による実施例３の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。本発明による実施例３の三次元表示装置の概略構成を示す模式図であり、奥の表示パネルの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１…三次元表示装置
１０１…手前の表示パネル
１０１ａ…手前の表示パネルのTFT基板
１０１ｂ…手前の表示パネルの対向基板
１０１ｃ…手前の表示パネルのシール材
１０１ｄ…手前の表示パネルの液晶材料
１０２…奥の表示パネル
１０２ａ…奥の表示パネルのTFT基板
１０２ｂ…奥の表示パネルの対向基板
１０２ｃ…奥の表示パネルのシール材
１０２ｄ…奥の表示パネルの液晶材料
１０３…光源
２…観察者
Ｏｂｊ…表示対象物体
Ｏｂｊ₁…手前の表示パネルに表示する二次元像
Ｏｂｊ₂…奥の表示パネルに表示する二次元像
Ｐ…観察者の視点
ＣＦ_R…赤のカラーフィルタ
ＣＦ_G…緑のカラーフィルタ
ＣＦ_B…青のカラーフィルタ
ＣＦ_W…白色フィルタ

Claims

複数枚の透過型表示パネル（以下、表示パネルという）と、光源とを備え、
前記複数枚の表示パネルは、観察者から見て奥行き位置が異なり、かつ、表示面が重なるように配置され、
前記光源は、前記観察者から見て最も奥に配置された表示パネルから手前の表示パネルに向かって光を照射する位置に配置されており、
前記各表示パネルは、表示する画像の色を表現する複数色のカラーフィルタ（以下、基準カラーフィルタという）が画素単位で設けられている三次元表示装置であって、
前記複数枚の表示パネルは、全ての画素が、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素でなる第１の表示パネルと、
前記基準カラーフィルタよりも光の透過率が高いフィルタまたは透明な窓を設けた画素を有する第２の表示パネルとからなることを特徴とする三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記観察者から見て、前記第１のパネルよりも奥に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、白色フィルタを設けた画素を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、全ての画素に、前記基準カラーフィルタおよび前記白色フィルタが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタおよび前記白色フィルタの面積が等しいことを特徴とする請求項４に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記白色フィルタのみを設けた画素を有することを特徴とする請求項３に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記白色フィルタのみを設けた画素が、市松格子状に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記白色フィルタのみを設けた画素が、縞状に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えた画素を有することを特徴とする請求項３に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのみを設けた画素と、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えた画素が、市松格子状に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えた画素のみを有することを特徴とする請求項３に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えてなる複数パターンの画素が、縞状に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の三次元表示装置。
前記第２の表示パネルは、前記基準カラーフィルタのうちの１つを白色フィルタに置き換えてなる複数パターンの画素が、同一パターンの画素が２つ以上連続しないように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の三次元表示装置。
前記複数枚の表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の三次元表示装置。