JP2008009358A - パララックスバリアとそれを用いる立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光がパララックスバリアに透過される際に生じる輝度の損失を最小化するパララックスバリアとそれを用いる立体映像表示装置に関する。
【解決手段】本発明に係るパララックスバリアは、入射面と出射面とを有する透明基板；及び前記透明基板の入射面上に形成され、両側が傾斜する複数のガイドを備える。さらに、前記パララックスバリアを備えることを特徴とする立体映像表示装置を提供することにある。
【選択図】図３

Description

本発明は立体映像表示装置に関し、特に、輝度の損失を最小化するパララックスバリアとそれを用いる立体映像表示装置に関する。

立体映像表示装置は、両眼を通じて認知される互いに異なる映像信号が合成される際に遠近感が表れることを用いて、映像を立体的に示す。立体映像表示装置は、ステレオスコピック（Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）方式、ボリュームメトリック（Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ）方式及びホログラフィック（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ）方式等に分けられる。

このうち、ステレオスコピック方式のうち、別途の眼鏡を必要としない方式として、パララックスバリア（Ｐａｒａｌｌａｘ Ｂａｒｒｉｅｒ ）方式と、レンティキュラ（Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ）方式とがあり、最近、これらに対する研究が活発に進行され、商用化されている。

パララックスバリア方式の立体映像表示装置は、図１に示すように、パララックスバリア１２を用いて表示装置１１から照射される光を選択的に遮ることにより、左眼画像と右眼画像とを分けて３次元の立体映像を具現する。この立体映像表示装置において、パララックスバリア１２と表示装置１１との位置は換わっても関係ない。このようなパララックスバリアタイプの液晶表示装置は、パララックスバリア１２で透過される光が入射光対比大略５０％以下に減少されるため、輝度の損失が大きいという問題点がある。

レンティキュラレンズを使う方法は、図２に示すように、レンティキュラレンズ２１で左眼画像と右眼画像とを分けて３次元の立体映像を具現する。

従って、本発明の目的は、輝度の損失を最小化するパララックスバリアとそれを用いる立体映像表示装置を提供することにある。

前記の目的の達成のため、本発明の実施の形態に係るパララックスバリアは、入射面と出射面とを有する透明基板；及び前記透明基板の入射面上に形成され、両側が傾斜する複数のガイドを備えて、前記ガイドにより光遮断部が形成され、前記ガイドの間の前記透明基板により光透過部が形成される。

前記ガイドの各々は、前記透明基板の入射面から離れるほど、幅が狭くなる。

前記透明基板の入射面と出射面の各々は平坦である。

前記ガイドの側面は入射光が全反射する角度に傾斜する。

前記ガイドの間から前記透明基板の平坦な入射面が露出される。

前記パララックスバリアは前記ガイドの表面に形成された反射層を更に備える。

前記光遮断部と前記光透過部は交互配置される。

前記光遮断部の長さはＮ（Ｎは、２以上の整数）×前記光透過部の長さである。

本発明の実施の形態に係る立体映像表示装置は、表示装置；前記表示装置に光を照射するためのバックライトユニット；及び前記表示装置と前記バックライトユニットとの間に配置され、前記バックライトユニットと対向する入射面上で、両側面が傾斜する複数のガイドが形成されたパララックスバリアを備えて、前記パララックスバリアには前記ガイドにより光遮断部が形成され、前記ガイドの間に光透過部が形成される。

本発明は、パララックスバリアの光入射面上に、断面が大略三角形状であるガイドを形成し、そのガイドの側面を入射光が全反射され得る角度で形成するか、そのガイドに反射層を形成することにより、バックライトユニットから液晶表示装置に進行する光の輝度の損失を最小化することが可能になる。

前記目的の外、本発明の他の目的及び特徴は、添付した図面を参照した実施の形態についての説明を通じて明らかに表れる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図３及び図４を参照して詳細に説明する。

図３を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る立体映像表示装置は、液晶表示装置２とバックライトユニット３との間に配置されたパララックスバリア１を備える。

液晶表示装置２は、複数のデータラインと複数のスキャンラインが交差して配列される下部基板と、カラーフィルタとブラックマトリクスが形成された上部基板との間に、液晶セルがアクティブマトリクス状に配列される。また、液晶表示パネルには、液晶セルのそれぞれに電界を印加するための画素電極と共通電極とが形成される。複数のデータラインと複数のスキャンラインとの交差部には、スキャン信号に応じて画素電極に印加されるデータ電圧をスイッチングするための薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が形成される。このような液晶表示装置２は、液晶分子を電気的に制御し、パララックスバリア１から入射される光量を制御して３次元の立体映像を示す。この液晶表示装置２は、３次元の立体映像が示される際、左眼画像と右眼画像とをピクセル単位で交互に示す。

バックライトユニット３は、パララックスバリア１に光を均一に照射する。

パララックスバリア１は、前面と背面のそれぞれが平坦である透明基板２２と、透明基板２２からバックライトユニット１の方に突出されたガイド１１とを備える。透明基板２２とガイド３１は透明なポリマー、例えば、アクリルで製作される。

ガイド３１は、バックライトユニット３からの光を全反射させることにより、液晶表示装置２の方に導く役割をする。このために、ガイド３１は、両側面が入射光に対して全反射され得る所定の傾斜角で傾斜する傾斜面で製作される。即ち、ガイド３１は、バックライトユニット３の方にいくほど幅が狭くなる形状に両側面が傾斜する。ガイド３１の傾斜面と垂直を成す面と入射光が成す全反射の角度θは、下記の数式１、２のようなスネルの法則（ｓｎｅｌｌ’ｓ ｌａｗ）を通じて求められる。

ここで、「ｎ₀」はパララックスバリア１とバックライトユニット３との間の空気層の屈折率、「θ」は入射光の入射角、ｎ₁はガイド３１の屈折率である。

ガイド３１の屈折率ｎ₁は空気層の屈折率ｎ₀より大きい。

図３及び数式１から分かるように、ガイド３１の傾斜面で入射光が全反射され得るθｒをπ／２とし、空気の屈折率を１とすると、ガイド３１の傾斜面に対して、垂直の面と入射光とが成す角度θは上記の数式２のようであり、θ＞θｒの条件である際、入射光がガイド３１で全反射される。

一方、パララックスバリア１の透明基板２２とガイド３１は、モルド成形で容易に製作することができる。

ガイド１１は所定の間隔に離隔される。従って、ガイド３１の間から透明基板２２の平坦な光入射面が露出され、ガイド３１により全反射された光は、前記平坦な光入射面、透明基板２２の媒質及び平坦な出射面を通じて液晶表示装置２に進行する。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す図面である。図４において、前述の第１の実施の形態と実質的に同一な構成に対しては同一な図面符号を付けて、それについての詳細な説明は省略する。

図４を参照すると、本発明の第２の実施の形態に係る立体映像表示装置は、液晶表示装置２とバックライトユニット３との間に配置されたパララックスバリア４１、パララックスバリア４１でバックライトユニット３の対向面から突出されるガイド５１、ガイド５１の表面にコーティングされた反射層５３を備える。

パララックスバリア４１において、ガイド５１は前述の実施の形態と似通うように、両側面が傾斜して、バックライトユニット３の方にいくほど幅が狭く形成される。このガイド５１と透明基板２２は、透明なポリマー材料をモルド成形することによって共に製作される。

反射層５３は、公知のコーティング方法でガイド５１の傾斜面に形成され、バックライトユニット３から入射される光を反射させることにより、液晶表示装置２の方に導く役割をする。この反射層５３により、バックライトユニット３から発生される大分の光が液晶表示装置２に入射されることができる。

本発明の実施の形態に係る立体映像表示装置は、図５及び図６に示すように、パララックスバリア１、４１において、ガイド１１、５１が占める光遮断部の長さｂ、ガイド１１、５１の間の光透過部の長さａ、光透過部と光遮断部とを合したパララックスバリア１、４１の１ピッチＡ、液晶表示装置２のサブピクセルピッチｐ、及び液晶表示装置２とパララックスバリア１、４１との距離ｄ、パララックスバリア１、４１と観察者との距離Ｄ＋ｄ等のパラメータを適切に設計し、Ｍｕｌｔｉ−ｖｉｅｗシステムで具現することができる。Ｍｕｌｔｉ−ｖｉｅｗシステムは、観察者の位置によって観察者が見るピクセルが異に設計され、画像が異に見えるシステムである。例えば、Ｎ（Ｎは、２以上の正の整数）−ｖｉｅｗシステムは、立体映像表示装置の前方で観察者の４ヶ所の位置ごとに観察者が見るピクセルが異なり、それによって、前記４ヶ所の位置ごとに観察者が異なる映像を見ることが可能となる。

Ｍｕｌｔｉ−ｖｉｅｗシステムにおいて、前記パラメータを調整すると、観察者が見られる画像の個数が調整される。図５は、観察者が自分の位置１〜４によって四つの画像が見られる４−ｖｉｅｗシステムの例を示す図面である。

図５を参照すると、観察者は、第１位置１で「１」に示されたＲ、Ｇ及びＢサブピクセルが見られ、第２位置２で「２」に示されたＲ、Ｇ及びＢサブピクセルが見られる。そして、観察者は、第３位置３で「３」に示されたＲ、Ｇ及びＢサブピクセルが見られ、第４位置４で「４」に示されたＲ、Ｇ及びＢサブピクセルが見られる。

以下、図５及び図６を参照して、前記パラメータを変数としてマルチビューシステムを具現するための光遮断部の長さＡと光透過部の長さａとの最適化設計を説明する。

図５及び図６を参照すると、観察者の第１位置１を「０」、観察者の第１位置１から見られる任意のｎ（ｎは、正の整数）番目の光透過部の最左側点を「Ｌ」、観察者の第１位置１から見られるｎ番目の光透過部の最右側点を「Ｍ」、観察者の第１位置１から見られるｎ＋１番目の光透過部の最右側点を「Ｎ」と仮定する。

観察者の位置「０」とパララックスバリア１、４１の「ＬＭ」からなる三角形「ΔＯＬＭ」と、観察者の位置「０」と液晶表示装置のサブピクセルの長さ「ＪＫ」からなる三角形「ΔＯＬＭ」とは互いに似ている。同様に、観察者の位置「０」とパララックスバリア１、４１の「ＬＭ」からなる三角形「ΔＯＬＮ」と、観察者の位置「０」と液晶表示装置のサブピクセルの長さ「ＪＱ」からなる三角形「ΔＯＬＭ」とは互いに似ている。従って、下記の数式３、４を満たす。

数式４において、

は

と計算され、

はＮ−ｖｉｅｗシステムである場合、

である。「Ｎ」が図５に示すように４であると、

である。

表示映像の分離のために、

をサブピクセルの長さＰに代入すると、即ち、

とすると、ａは数式５に示すように計算され、Ａは数式６に示すように計算される。

従って、４Ｖｉｅｗシステムの場合、パララックスバリア１、４１において、光遮断部と光透過部とを合した１ピッチの長さＡ＝５ａと定義され、光遮断部の長さｂ＝４ａと定義される。

前述のように、本発明に係るパララックスバリアとそれを用いる立体映像表示装置は、パララックスバリアの光入射面上に、断面が大略三角形状であるガイドを形成し、そのガイドの側面を入射光が全反射され得る角度で形成するか、そのガイドに反射層を形成することにより、バックライトユニットから液晶表示装置に進行する光の輝度の損失を最少化することが可能になる。更に、本発明に係る立体映像表示装置は、表示装置とパララックスバリアとの距離、パララックスバリアでガイドの間の距離等を調整し、観察者の位置によってＮ個の立体画像が見られるＮビューシステムを具現することができる。

以上、説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で種々なる変更および修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により定めなければならない。

パララックスバリアを用いる従来の立体映像表示装置を示す図面である。 レンティキュラレンズを使う従来の立体映像表示装置を示す図面である。 本発明の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す断面図である。 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断面図である。 本発明の実施の形態に係るマルチビューシステムの立体映像表示装置を説明するための図面である。 本発明の実施の形態に係るマルチビューシステムの立体映像表示装置を説明するための図面である。

符号の説明

１、１２、４１：パララックスバリア
２：液晶表示装置
３：バックライトユニット
２２：透明基板
３１，５１：ガイド
５３：反射層

Claims (15)

1. 入射面と出射面とを有する透明基板；及び前記透明基板の入射面上に形成され、両側が傾斜する複数のガイドを備えて、前記ガイドにより光遮断部が形成され、前記ガイドの間の前記透明基板により光透過部が形成されることを特徴とするパララックスバリア。
2. 前記ガイドのそれぞれは、前記透明基板の入射面から離れるほど、幅が狭くなることを特徴とする請求項１に記載のパララックスバリア。
3. 前記透明基板の入射面と出射面のそれぞれは平坦であることを特徴とする請求項１に記載のパララックスバリア。
4. 前記ガイドの側面は入射光が全反射する角度に傾斜することを特徴とする請求項３に記載のパララックスバリア。
5. 前記ガイドの表面に形成された反射層を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のパララックスバリア。
6. 前記ガイドの間から前記透明基板の平坦な入射面が露出されることを特徴とする請求項１に記載のパララックスバリア。
7. 前記光遮断部と前記光透過部は交互配置されることを特徴とする請求項１に記載のパララックスバリア。
8. 前記光遮断部の長さはＮ（Ｎは、２以上の整数）×前記光透過部の長さであることを特徴とする請求項７に記載のパララックスバリア。
9. 表示装置；前記表示装置に光を照射するためのバックライトユニット；及び前記表示装置と前記バックライトユニットとの間に配置され、前記バックライトユニットと対向する入射面上で、両側面が傾斜する複数のガイドが形成されたパララックスバリアを備えて、前記パララックスバリアには前記ガイドにより光遮断部が形成され、前記ガイドの間に光透過部が形成されることを特徴とする立体映像表示装置。
10. 前記ガイドのそれぞれは、前記バックライトユニットに近づくほど幅が狭くなることを特徴とする請求項９に記載の立体映像表示装置。
11. 前記ガイドの側面は、前記バックライトユニットから入射される入射光が全反射する角度に傾斜することを特徴とする請求項１０に記載の立体映像表示装置。
12. 前記ガイドの表面に形成された反射層を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の立体映像表示装置。
13. 前記パララックスバリアは、平坦な入射面と平坦な出射面とを有し、前記ガイドが前記入射面上に形成される透明基板を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の立体映像表示装置。
14. 前記光遮断部と前記光透過部は交互配置されることを特徴とする請求項９に記載の立体映像表示装置。
15. 前記光遮断部の長さはＮ（Ｎは、２以上の整数）×前記光透過部の長さであることを特徴とする請求項１４に記載の立体映像表示装置。
    

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