JP2007003941A - 立体表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
モアレの発生を抑制し、良好な立体映像を得ることができる立体表示装置を提供することである。
【解決手段】
本発明の一態様にかかる立体表示装置は、右目用画像を表示する右目用画素と左目用画像を表示する左目用画素とが左右方向に単一画素ごとに交互に配置され、右目用画素と左目用画素とが上下方向に複数画素ごとに交互に配置された液晶パネル１０３と、液晶パネル１０３の視認側に配置され、右目用画素と左目用画素に対応した開口部１０５を有し、右目用画像と左目用画像とを分離するスリット１０２とを備えるものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、パララックスバリアを備えた立体表示装置に関し、特に詳しくはパララックスバリアの開口部の配置に関する。

立体画像表示方法のひとつにパララックスバリア法がある。図６に、従来のパララックスバリア法による立体表示装置１０の構成を示す。図６に示すように、液晶表示体１１の視認側にはパララックスバリアと呼ばれるスリット１２が配置される。液晶表示体１１は、右目用と左目用の２つの視差画像をそれぞれストライプ状に分割し、それらをひとつの画面上に交互に配置して合成表示する。

スリット１２には、視差画像に対応して開口部１３と遮光部１４とがストライプ状に交互に設けられている。スリット１２を介して観察者の両眼で観察することにより、液晶表示体１１に表示される右目用画像と左目用画像とを分離して視差を生じさせ、立体画像を得ている。

通常、液晶表示体１１に設けられるカラーフィルタには、図７に示すようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層がストライプ状に交互に配置されている。これに対して、図８に示すようにスリット１２の開口部１３及び遮光部１４は、カラーフィルタの配列ピッチに合わせて交互に形成される。

この場合、スリット１２の開口部１３と遮光部１４との配置パターン及びカラーフィルタの着色層の配置パターンがストライプ状であることから、縦方向に強い縞模様が視認されるという問題が生じる。このような問題を解決するべく、特許文献１では、全ての行及び全ての列で開口部１３と遮光部１４とが交互に並ぶように配置されたスリットを設けた立体表示装置が提案されている（図９及び図１０参照）。
特開平８−３３１６０５号公報

ところで、一般的に、異なる周期をもつ２つの格子を重ね合わせると、ある周期ごとにモアレ（干渉縞）が生ずることが知られている。スリット１２とカラーフィルタとは同一ピッチであるため、正確に配置されていれば原理的にモアレは発生しないが、実際には製造上の誤差から傾いて配置されたり、ピッチずれが発生することがある。このため、スリット１２の開口部１３及び遮光部１４の配置パターンとカラーフィルタのＲＧＢの着色層パターンとの干渉により、規則的な縞状の濃淡を伴ったモアレが発生し、画像が劣化してしまう。

特許文献１に記載の立体表示装置では、スリット１２の開口部１３と遮光部１５とが全ての行と全ての列で交互に格子状に形成されているため、列方向だけでなく行方向においてもずれが許容されなくなり、モアレが発生しやすくなるため、さらに表示特性が劣化してしまう。

本発明は上記のような事情を背景としてなされたものであって、本発明の目的は、モアレの発生を抑制し、良好な立体画像を得ることができる立体表示装置を提供することである。

本発明の第１の態様にかかる立体表示装置は、右目用画像を表示する右目用画素と左目用画像を表示する左目用画素とが左右方向に単一画素ごとに交互に配置され、前記右目用画素と前記左目用画素とが上下方向に複数画素ごとに交互に配置された表示パネルと、表示パネルの視認側又は反視認側に配置され、前記右目用画素と、左目用画素に対応した開口部を有し、前記右目用画像と左目用画像とを分離するスリットとを備えるものである。このような構成を有することによって、モアレの発生を抑制することができる。

本発明の第２の態様にかかる立体表示装置は、上記の立体表示装置において、前記複数画素は５画素以下であるものである。このような構成を有することによって、モアレの発生をさらに抑制し、表示特性の劣化を防止することができる。

本発明の第３の態様にかかる立体表示装置は、上記の立体表示装置において、前記複数画素は２画素又は３画素であるものである。このような構成を有することによって、モアレの発生をさらに抑制し、表示特性の劣化をより防止することができる。

本発明によれば、モアレの発生を抑制し、表示特性の劣化を防止できる立体表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態１にかかるパララックスバリア法による立体表示装置１００の構成を示す図である。本実施の形態においては、視差画像を表示する表示体として、液晶表示体１０１を用いた例について説明する。本実施の形態にかかる立体表示装置１００は、液晶表示体１０１とスリット（パララックスバリア）１０２とを備える。液晶表示体１０１は、液晶パネル１０３と、バックライト１０４とを有する。本発明において、注目すべき点は、スリット１０２の開口部の配置であり、後に詳述する。

液晶パネル１０３は、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する。液晶パネル１０３は、シール材を介して固着された一対の基板間に液晶が封入された構成を有している。一方の基板には、複数の走査電極が行方向に一定間隔を隔てて形成されている。また、他方の基板には走査電極と交差するように複数の信号電極が列方向に一定間隔を隔てて形成されている。走査電極と信号電極との交差部が単位画素に対応する。走査電極及び信号電極は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性薄膜から形成されている。

信号電極が形成された基板には、単位画素に対応する位置にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに着色された着色層をストライプ状に配置したカラーフィルタが設けられる。１つの画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの単位画素から構成される。Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の間には、ＢＭ（Black Matrix）が設けられる。

また、２枚の基板の対向する面にはそれぞれ所定の方向に配向された配向膜が設けられている。これら両基板に挟持された液晶は、配向膜によって所定の方向に配向する。それぞれの基板の外側表面には、偏光板が貼着される。

液晶パネル１０３の反視認側には、バックライト１０４が配置されている。バックライト１０４は、液晶パネル１０３の反視認側から液晶パネル１０３に対して面状光を照射する。バックライト１０４としては、例えば、光源、導光板、プリズムシートなどを備えた一般的な構成のものを用いる。

スリット１０２は、液晶パネル１０３の右目用画像と左眼用画像とを分離する。スリット１０２は、液晶パネル１０３の視認側に配置される。なお、スリット１０２を液晶パネル１０３の反視認側に配置してもよい。スリット１０２としては、例えば、ガラス基板上に黒色樹脂などで遮光部１０６が印刷されたものを用いることができる。なお、スリット１０２として、液晶パネルを用いることも可能である。この場合、電圧の印加／不印加によって、スリット１０２の開口部に相当する光透過部及び遮光部を選択的に形成・消失することが可能である。これにより、２次元画像と３次元画像とを切り換えて表示することができる。

ここで、図２及び図３を参照して、スリット１０２と視差画像との配置関係について詳細に説明する。図２はカラーフィルタのＲＧＢの着色層の配置及び各視差画像の配置を示しており、図３はスリット１０２の開口部１０５及び遮光部１０６の配置を示している。図２中の四角枠は、１つの単位画素を示している。また、図２において、右は右目用の視差画像を表示する単位画素（以下、右目用画素とする）を、左は左目用の視差画像を表示する単位画素（以下、左目用画素とする）を示している。

図２に示すように、カラーフィルタのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各着色層は、ストライプ状に配列されている。本実施の形態においては、右目用画素と左目用画素は、１単位画素ごとに全ての列において交互に配置される。また、右目用画素と左目用画素は、２単位画素ごとに全ての行において交互に配置される。

したがって、液晶表示体１０１では、列方向（左右方向）にＲ、Ｇ、Ｂと順次画像が表示されるが、列方向（左右方向）には１列ごとに右目用画像と左目用画像とが交互に表示され、行方向（上下方向）には２行ごとに右目用画像と左目用画像とが交互に表示される。すなわち、液晶表示体１０１は、２行１列の２単位画素分の右目用画像と２行１列の２単位画素分の左目用画像とが列方向及び行方向において交互に配置されるように、それぞれの視差画像の表示を行う。

なお、列方向においてＲＧＢの３色の３単位画素からなる１絵素ごとに交互に右目用の視差画像と左目用の視差画像とを表示することも可能である。すなわち、２行３列の６単位画素分の右目用画像と２行３列の６単位画素分の左目用画像とが交互に配置されるようにすることもできる。本明細書において、１単位画素及び１絵素が、請求の範囲に記載した画素に相当する。

スリット１０２の開口部１０５及び遮光部１０６は、液晶パネル１０１において表示される右目用画素及び左目用画素に対応して設けられる。このスリット１０２の１つの開口部１０５において、観察者の右目からは２行１列ごとに配置される右目用画像のみが見え、左目用画像は遮光部に隠れて視認できない。一方、観察者の左目からは２行１列ごとに配置される左目用画像のみが見え、右目用画像は視認できない。

従来は、スリットの開口部と遮光部とが全ての行と全ての列で格子状に形成されているため、列方向だけでなく行方向においてもモアレが発生し、表示特性が劣化していた。しかしながら、本実施の形態によれば、行方向に２行ごとに右目用画像と左目用画像とが視認可能となっているため、モアレの発生を低減することができる。また、行方向に右目用画像と左目用画像とを交互に表示しているため、従来のストライプ配列に起因して発生していた縦方向に強い縞模様が視認される問題も軽減することができ、表示特性を向上させることができる。

ところで、スリット１０２のそれぞれの開口部１０５は、左右の目が見るべき画素からの光を透過し、遮光部１０６は隠れるべき画素からの光を遮っていればよいので、それぞれが離れていてもよい。

本発明のスリット１０２の開口部１０５のピッチは、一般的に知られているパララックスバリア法により、以下のように算出される。液晶パネル１０３の列方向（左右方向）の画素ピッチをＰ、行方向（上下方向）のピッチをＱ、観察者の眼間距離をＥとすると、スリット１０２の列方向の開口ピッチＢｈ、スリット１０２の行方向の開口ピッチＢｖはそれぞれ下記の通りになる。
Ｂｈ＝Ｐ・Ｅ／（Ｅ＋Ｐ） ・・・（１）
Ｂｖ＝Ｅ・Ｑ／（Ｅ＋Ｐ） ・・・（２）

観察位置の視点数をＮとすると、スリット１０２の各行における列方向の開口ピッチをＢｏは、式（３）のとおりとなる。
Ｂｏ＝Ｎ・Ｐ・Ｅ／（Ｅ＋Ｐ） ・・・（３）
また、本実施の形態においては、スリット１０２の各列における行方向の開口ピッチは、液晶パネル１０３の２単位画素が視認可能となるように、設定することができる。したがって、上記の関係に基づいて、スリット１０２を形成することができる。

スリット１０２の各列における行方向の開口ピッチは、液晶パネル１０３の２〜５単位画素が視認可能となるように設定することが好ましい。特に、２又は３単位画素となるように設定することが好ましい。以下に、スリット１０２の各列における開口ピッチを変化させた場合の、見かけの解像度、モアレの出やすさについてまとめた表を示す。

この表において、１行とは従来の全ての列及び全ての行において１単位画素ごとに右目用画像又は左目用画像を表示した液晶パネルに対応して、開口部と遮光部とを交互に格子状に配置したスリットを用いた場合である。また、２行とは、２行１列の２単位画素ごとに右目用画像又は左目用画像を表示した液晶パネルに対応して、開口部と遮光部とを交互に配置した実施の形態１にかかるスリットを用いた場合である。以下、３行は３行１列の３単位画素ごとに、４行は４行１列の４単位画素ごとに右目用画像又は左目用画像を表示した液晶パネルに対応して、開口部と遮光部とを交互に配置したスリットを用いた場合である。

モアレの出やすさにおいて、○はモアレが全く認識されないレベルであり、×はモアレがひどく立体表示装置として使用不可レベルである。

上記の表から、スリット１０２の各列における行方向の開口ピッチは、液晶パネル１０３の単位画素の２行又は３行となるように設定することによって、見かけの解像度の劣化を低減し、モアレの発生を抑制することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかるスリット１０２と各視差画像の配置関係について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施の形態にかかるカラーフィルタのＲＧＢ各色の着色層配置及び各視差画像の配置を示す図である。図５は、本実施の形態にかかるスリット１０２の開口部１０５及び遮光部１０６の配置を示す図である。図４及び図５において、前述した図の符号と同じ要素には同一の符号を付し、重複説明は省略する。

図４に示すように、カラーフィルタのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各着色層は、ストライプ状に配列されている。本例では、右目用画素と左目用画素は、１単位画素ごとに全ての列において交互に配置される。また、右目用画素と左目用画素は、２単位画素または３単位画素ごとに全ての行において繰り返し交互に配置される。

したがって、液晶表示体１０１では、列方向（左右方向）にＲ、Ｇ、Ｂと順次画像が表示されるが、列方向（左右方向）には隣り合う単位画素に右目用画像と左目用画像とが交互に表示され、行方向（上下方向）には２行もしくは３行ごとに右目用画像と左目用画像とが交互に表示される。すなわち、液晶表示体１０１は、列方向には、２行１列の２単位画素分の右目用画像と２行１列の２単位画素分の左目用画像とが、又は、３行１列の３単位画素分の右目用画像と３行１列の３単位画素分の左目用画像とが交互に配置されるように、それぞれの視差画像の表示を行う。また、液晶表示体１０１は、行方向には、２行１列の２単位画素分の右目用画像と３行１列の３単位画素分の左目用画像とが、又は、２行１列の２画素分の右目用画像と３行１列の３単位画素分の左目用画像とが交互に配置されるように、それぞれの視差画像の表示を行う。

スリット１０２の開口部１０５及び遮光部１０６は、液晶パネル１０１において表示される右目用画像及び左目用画像に対応して設けられる。このように、行方向において２行または３行ごとに組み合わせて各視差画像を表示することによって、モアレの発生を低減することができる。

なお、スリット１０２の開口部１０５及び遮光部１０６の配置については、上述した形態に限定されるものではない。液晶パネル１０３の１画面において、右目用画像と左目用画像とが同数となるように、また、列方向において右目用画像と左目用画像とが交互に視認されるように、スリット１０２の開口部１０５を配置すればよい。

なお、本実施の形態では、観察位置での視点数が２つの場合について説明したが、これに限定されず、多眼式の場合にも適用されることは言うまでもない。観察位置のそれぞれの視点位置から、対応する視差画像を表示している単位画素が視認され、他の画像を表示する単位画素が視認されないようにスリットを形成すればよい。

液晶パネル１０３の駆動方式としては、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などどのような方式であってもよい。また、液晶表示体１０１の代わりにＰＤＰパネルや有機ＬＥＤパネルを用いることも可能である。

実施の形態にかかる立体表示装置の構成の一例を示す図である。 実施の形態にかかるカラーフィルタの配列パターン及び視差画像の配置を示す図である。 実施の形態にかかるスリットの開口部及び遮光部の配置を示す図である。 実施の形態にかかるカラーフィルタの配列パターン及び視差画像の他の配置を示す図である。 実施の形態にかかるスリットの他の開口部及び遮光部の配置を示す図である。 従来のパララックスバリア法による立体表装置の構成を示す図である。 従来のカラーフィルタの配列パターン及び視差画像の配置を説明する図である。 従来のスリットの開口部及び遮光部の配置を説明する図である。 従来の他のカラーフィルタの配列パターン及び視差画像の配置を説明する図である。 従来の他のスリットの開口部及び遮光部の配置を説明する図である。

符号の説明

１００ 立体表示装置
１０１ 液晶表示体
１０２ スリット
１０３ 液晶パネル
１０４ バックライト
１０５ 開口部
１０６ 遮光部

Claims (3)

1. 右目用画像を表示する右目用画素と左目用画像を表示する左目用画素とが左右方向に単一画素ごとに交互に配置され、前記右目用画素と前記左目用画素とが上下方向に複数画素ごとに交互に配置された表示パネルと、
   表示パネルの視認側又は反視認側に配置され、前記右目用画素と、左目用画素に対応した開口部を有し、前記右目用画像と左目用画像とを分離するスリットとを備える立体表示装置。
2. 前記複数画素は５画素以下である請求項１に記載の立体表示装置。
3. 前記複数画素は２画素又は３画素である請求項１に記載の立体表示装置。

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