JP2010072290A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斜めから見たときのクロストークを低減させることが可能な立体映像表示装置を提供すること。
【解決手段】水平ライン毎に左目用画像と右目用画像を交互に表示するパネル本体と、前記パネル本体の観察者側において前記各画素と第１の間隔を隔てて設けられる第１偏光板と前記第１偏光板の観察者側において前記第１偏光板と第２の間隔を隔てて設けられる第２偏光板とを備え、前記第１および第２偏光板は、前記左目用画像の光に対応する偏光軸を有する左目用偏光部と前記右目用画像の光に対応する偏光軸を有する右目用偏光部とを有し、前記第１および第２偏光板の互いの前記左目用偏光部同士および前記右目用偏光部同士が観察者側から見て重なるようにして前記水平ライン毎に交互に配置されている、構成を採る。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体映像表示装置に関する。特に、左右の目に対応する１組の映像をそれぞれ左右の目に対して表示することで、２眼式の立体視を実現する立体映像表示装置に関する。

近年の高精細度の映像表示装置の発展により、臨場感の高い表示装置が提供されてきている。これらを背景に、さらなる臨場感の向上のため、表示画素の精細化とは別に奥行き情報の提供、すなわち立体映像表示装置への期待が高まっている。

立体映像表示装置の一つの方式として、水平ライン毎に左目用と右目用の画像を切り替えて表示し、これらを偏光によって分離する方式がある（例えば、特許文献１）。

図９は、従来技術による立体映像表示装置の構成の一例を示す模式図である。

図９（ａ）において、立体映像表示装置３００は、光源３０１によって、液晶からなる３Ｄ映像発信部３０２を照射する構成を有する。３Ｄ映像発信部３０２は、画素に相当する細線状の右目用映像発信部３０２ａ及び左目用映像発信部３０２ｂが交互に位置するように構成されている。

この３Ｄ映像発信部３０２の前面にフィルム３０３が設けられている。フィルム３０３は、偏光作用を有する細線状の右目用映像表示部３０３ａ及び左目用映像表示部３０３ｂが交互に位置するように構成されている。

右目用映像表示部３０３ａ及び左目用映像表示部３０３ｂは、その偏光軸が直交している。これにより、３Ｄ映像発信部３０２の右目用映像発信部３０２ａ及び左目用映像発信部３０２ｂから発する光は、フィルム３０３の作用によって、交互に偏光軸の直交する光となる。これを、互いに直交する偏光軸をもつ偏光板が左右の目の前に位置するようなメガネをかけて観察すれば、左右の目にはそれぞれ独立した画素からの光だけが届くようになる。よって、左目に届く光を発する画素には左目用の画像を、右目に届く光を発する画素には右目用の画像を表示することで視差による２眼式立体視が可能となる。
特開２００２−１８５９８３号公報

しかし、上記の従来技術においては、次のような課題がある。

画像を表示する３Ｄ映像発信部３０２とフィルム３０３との間隔が、画素ピッチｐに比べて無視できない場合、斜め方向に出射する光は、フィルム３０３のうち隣接する偏光作用部分を通過してしまう（図９（ａ）の矢印Ｑの光）。

すなわち、本来右目用の画素から発した光だけが、右目用の偏光作用部分を通過しなければならないが、左目用の画素から発した光も、右目用の偏光板を通過してしまう。このため、例えば、本来左目にだけ到達すべき画像が、右目にも到達してしまい、左右の画像が混ざったように視認されることになる。これはクロストークと呼ばれ、立体画像の品位を低下させ、甚だしい場合は、視覚疲労の原因となったり、立体視を行うことそのものが困難になったりする。

正面から観察する場合には、左右のクロストークはほとんどないが、上下方向に移動した場合にクロストークによって二重像となるため立体視が困難となり、観察位置の制約を受ける。

立体視が可能な範囲を角度で表現したものが視野角であって、３Ｄ映像発信部３０２とフィルム３０３との間隔が広くなると、視野角が狭くなる。特に、プラズマディスプレイのように基板ガラスと前面封止ガラスの間に画素を設けるような場合、３Ｄ映像発信部３０２とフィルム３０３との間隔を前面封止ガラスの厚み以上に小さくすることはできない。

特許文献１では、図９（ｂ）に示すように、クロストークを減らすため、遮光のための吸収部３０４を設けている。これによって、クロストークとなる光は一部遮断することができる。

しかし、画素ピッチｐに比べて、３Ｄ映像発信部３０２とフィルム３０３との間隔が広い場合、図９（ｂ）において矢印Ｒで示すようなさらに角度のついた経路のクロストークは依然として防ぐことができない。角度のついた経路のクロストークを低減する目的で吸収部３０４の幅を広げると、正面に出射する光も遮光されるために、立体表示装置から表示される映像が暗くなってしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、斜めから見たときのクロストークを低減させることが可能な立体映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の立体映像表示装置は、
複数の画素からなる水平ライン毎に左目用画像と右目用画像を交互に表示するパネル本体と、
前記パネル本体の観察者側において、前記各画素と第１の間隔を隔てて設けられる第１偏光板と、
前記第１偏光板の観察者側において、前記第１偏光板と第２の間隔を隔てて設けられる第２偏光板と、を備え、
前記第１および第２偏光板は、
前記左目用画像の光に対応する偏光軸を有する左目用偏光部と、
前記右目用画像の光に対応する偏光軸を有する右目用偏光部と、を有し、
前記第１および第２偏光板の互いの前記左目用偏光部同士および前記右目用偏光部同士が観察者側から見て重なるようにして、前記水平ライン毎に交互に配置されている、構成を採る。

また、前記第１の間隔と前記第２の間隔が一致するように構成されていることが好ましい。

本発明の立体映像表示装置によれば、斜めから見たときのクロストークを低減させることが可能な立体映像表示装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態に係る複数の実施例において、同様の動作を行う構成要素に同じ符号を付し、再度の説明を省略する場合がある。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置の概略構成を示す斜視図である。なお、図１においては、本発明に深く関連する構造物のみを示しており、立体映像表示装置を駆動するための駆動回路や信号処理回路などは図示を省略する。

以下、説明の便宜のために、立体映像表示装置１０の観察者側の面（表示面）の長手方向をｘ軸、立体映像表示装置１０の表示面の法線方向をｚ軸、ｘ軸とｚ軸に直交する方向をｙ軸と呼ぶ場合がある。

立体映像表示装置１０は、大別して、パネル本体に相当するディスプレイパネル１００と、偏光板部２００とを備えている。

まず、ディスプレイパネル１００について説明する。

ディスプレイパネル１００は、基板ガラス１０１、前面封止ガラス１０２によって、それらの間に画素１０３を構成してなる。ディスプレイパネル１００のより詳細な構成について、図２を用いて説明する。

図２は、ディスプレイパネル１００の一部分の分解斜視図である。基板ガラス１０１上には、井桁状の隔壁１０４が形成されている。基板ガラス１０１、前面封止ガラス１０２およびこの隔壁１０４によって、画素１０３が区画されている。

画素１０３は、水平方向（ｘ軸方向）の一群の画素で水平ラインを構成する。画素１０３は、左目用画素１０３ａと右目用画素１０３ｂで構成されており、それぞれ外部から入力される信号に基づいて左目用画像の光と右目用画像の光を発する。左目用画素１０３ａおよび右目用画素１０３ｂから発せられる光は無偏光である。一つの水平ラインにおいては、左目用画素１０３ａまたは右目用画素１０３ｂのいずれかのみで構成されている。そして、水平ライン毎に左目用画素１０３ａと右目用画素１０３ｂが交互に構成されている。

このような構成により、ディスプレイパネル１００は、水平ライン毎に左目用画像と右目用画像を交互に表示する。

次に、偏光板部２００について説明する。

偏光板部２００は、スペーサ板２０１の両面に偏光板を貼付した構成である。つまり、偏光板部２００は、ディスプレイパネル１００の観察者側（図１において、ｚ軸の正の方向側）に設けられた第１偏光板２０２と、第１偏光板２０２の観察者側にスペーサ板２０１を挟んで設けられた第２偏光板２０３と、を備えている。このとき、第１偏光板２０２は、ディスプレイパネル１００の画素１０３とは、第１の間隔ｄを隔てて設けられている。また、第２偏光板２０３は、第１偏光板２０２と第２の間隔ｄ´を隔てて設けられている。

スペーサ板２０１は、表面での光の反射、散乱が少なく、かつ内部での光の吸収が少ない透明な材質からなる。また、スペーサ板２０１は、ディスプレイパネル１００からの光に対して第１偏光板２０２で与えられる偏光の状態を崩さないように、屈折率の異方性が少ない材質からなる。また、スペーサ板２０１は、屈折率の異方性が現れないように、内部応力の残らない製法で作成されていることが好ましい。ここで、本実施例においては、スペーサ板２０１の厚みは、第２の間隔ｄ´に相当し、また、第１の間隔ｄと第２の間隔ｄ´はほぼ等しくなるように構成されている。

第１偏光板２０２および第２偏光板２０３のより詳細な構成について、図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、第１偏光板２０２および第２偏光板２０３の一部分の斜視図である。図３（ｂ）は、左目用偏光部および右目用偏光部を透過した光の偏光軸を示す模式図である。

第１偏光板２０２は、左目用画像の光に対応する偏光軸を有する左目用偏光部２０２ａと、右目用画像の光に対応する偏光軸を有する右目用偏光部２０２ｂとから構成されている。同様に、第２偏光板２０３は、左目用画像の光に対応する偏光軸を有する左目用偏光部２０３ａと、右目用画像の光に対応する偏光軸を有する右目用偏光部２０３ｂとから構成されている。

第１偏光板２０２および第２偏光板２０３の互いの左目用偏光部２０２ａ、２０３ａ同士、および右目用偏光部２０２ｂ、２０３ｂ同士は、立体映像表示装置１０の観察者側の面から見て重なるようにして、水平ライン毎に交互に配置される。言い換えると、左目用偏光部２０２ａ、２０３ａと右目用偏光部２０２ｂ、２０３ｂは、ディスプレイパネル１００の画素１０３が構成する水平ラインに対向するように配置される。より具体的には、左目用画素１０３ａで構成される水平ラインに対向して左目用偏光部２０２ａ、２０３ａが、右目用画素１０３ｂで構成される水平ラインに対向して右目用偏光部２０２ｂ、２０３ｂが配置される。

左目用偏光部２０２ａ、２０３ａと右目用偏光部２０２ｂ、２０３ｂは、ディスプレイパネル１００からの無偏光の光を入射し、直線偏光の光を通過する作用を有する。左目用偏光部２０２ａと左目用偏光部２０３ａは、同じ向きの偏光軸を有し、右目用偏光部２０２ｂと右目用偏光部２０３ｂは、同じ向きの偏光軸を有する。そして、左目用偏光部２０２ａ、２０３ａと右目用偏光部２０２ｂ、２０３ｂは、互いに直交する偏光軸を有している。このような構成により、左目用画素１０３ａで構成される水平ラインからの光と、右目用画素１０３ｂで構成される水平ラインからの光とを、それぞれ偏光軸が直交する直線偏光として出射している。

次に、上述した構成を有する立体映像表示装置１０の作用について、図４に基づいて説明する。

図４は、立体映像表示装置１０の部分断面図である。まず、画素１０３から発せられる光の出射角が比較的小さい場合について説明する。

図４において、右目用画素１０３ｂから発せられた、出射角が比較的小さい光Ａは、前面封止ガラス１０２を通り、第１偏光板２０２の右目用偏光部２０２ｂへ入射する。右目用偏光部２０２ｂへ入射した光Ａは、右目用偏光部２０２ｂの作用により、所定の偏光軸を持つ直線偏光のみが通過する。右目用偏光部２０２ｂを通過した偏光Ａは、スペーサ板２０１を通り、第２偏光板２０３の右目用偏光部２０３ｂへ入射する。右目用偏光部２０３ｂの偏光軸は第１偏光板２０２の右目用偏光部２０２ｂの偏光軸と一致しているので、右目用偏光部２０３ｂへ入射した偏光Ａは、そのまま通過する。

このようにして、右目用画素１０３ｂから発せられた光は、所定の偏光軸を有する直線偏光として立体映像表示装置１０から出射される。

上記の説明において、右目用画素１０３ｂから発せられた光について説明したが、左目用画素１０３ａから発せられた光についても同様である。すなわち、右目用偏光部２０２ｂを左目用偏光部２０２ａと、右目用偏光部２０３ｂを左目用偏光部２０３ａと、それぞれ置き換えて当てはめることで説明できる。ただし、右目用偏光部２０３ｂと左目用偏光部２０３ａの偏光軸は直交しているので、立体映像表示装置１０から出射される光の偏光軸は、上記で説明した右目用偏光部２０３ｂを通過したものとは直交している。

次に、画素１０３から発せられる光の出射角が比較的大きい場合について説明する。

図４において、左目用画素１０３ａから発せられた、出射角が比較的大きい光Ｂは、前面封止ガラス１０２を通り、第１偏光板２０２の左目用偏光部２０２ａには入らず、右目用偏光部２０２ｂへ入射する。右目用偏光部２０２ｂへ入射した光Ｂは、右目用偏光部２０２ｂの作用により、所定の偏光軸を持つ直線偏光のみが通過する。

ここで、本来左目用画素１０３ａから発せられた光に対しては、左目用偏光部２０２ａによって、偏光作用が与えられなければならない。よって、右目用偏光部２０２ｂを通過した偏光Ｂがそのまま視認されれば、クロストークとなり、立体画像の品位を低下させる。

しかし、右目用偏光部２０２ｂを通過した偏光Ｂは、スペーサ板２０１を通り、第２偏光板２０３においては左目用偏光部２０３ａへ入射する。左目用偏光部２０３ａの偏光軸は第１偏光板２０２の右目用偏光部２０２ｂの偏光軸と直交しているので、左目用偏光部２０３ａへ入射した偏光Ｂは、左目用偏光部２０３ａを透過することができない。

このようにして、出射角が比較的大きいために左目用画素１０３ａから発せられたにもかかわらず、第１偏光板２０２において右目用偏光部２０２ｂを通過した光は、クロストークを起こすことなく第２偏光板２０３の作用によって遮断される。

上記の説明において、左目用画素１０３ａから発せられた光について説明したが、右目用画素１０３ｂから発せられた光についても同様である。すなわち、右目用偏光部２０２ｂを左目用偏光部２０２ａと、左目用偏光部２０３ａを右目用偏光部２０３ｂと、それぞれ置き換えて当てはめることで説明できる。

本実施例に係る立体映像表示装置１０からの映像光を、左目側に左目用偏光部２０２ａ、２０３ａと偏光軸が一致する偏光板を有し、右目側に右目用偏光部２０２ｂ、２０３ｂと偏光軸が一致する偏光板を有する立体視用メガネを介して視認することで、クロストークの少ない、視野角の広い立体映像を視認することが可能となる。

本実施例においては、図４に示すように、第１の間隔ｄと第２の間隔ｄ´がほぼ一致するように構成されている。このように構成することで、クロストークをより効率的に低減することが可能となる。このことについて、図５を用いて説明する。

図５は、クロストークの効率的な低減を説明するため、図４の一部を拡大した部分断面図である。図５において、左目用画素１０３ａから発せられ、本来対応すべき左目用偏光部２０２ａと隣接する右目用偏光部２０２ｂを通過してクロストークとなる光は、左目用画素１０３ａの上端部を出て右目用偏光部２０２ｂを通る光Ｌ_topから、左目用画素１０３ａの下端部を出て右目用偏光部２０２ｂを通る光Ｌ_bottomまでの積分値となる。この積分された光において、最大の強度となる光の光軸Ｖを、図中一点鎖線で示す。光軸Ｖは、ディスプレイパネル１００の出射面法線方向（ｚ軸の正の方向）に対してθの角度を有し、θ＝±ｐ／ｄ［ｒａｄ］である。ここで、ｐは画素１０３のピッチである。

よって、クロストークとなる光を遮る第２偏光板２０３を、左目用偏光部２０３ａの中心がこの軸上に来るように配置することで、もっとも効率よくクロストークを低減することができる。

第１偏光板２０２と第２偏光板２０３のピッチは、等しくｐである。よって、上述したように第１の間隔ｄと第２の間隔ｄ´がほぼ一致するように構成することで、第２偏光板２０３全ての偏光部においてこの条件を実現することができる。

（実施例２）
次に、図６および図７を用いて、ブラックストライプを併用した構成例について説明する。

図６は、立体映像表示装置１０の部分断面図であり、図７は、ブラックストライプを併用した場合の立体映像表示装置の部分断面図である。本実施例における立体映像表示装置は、ブラックストライプ２０４を有している以外は、実施例１の立体映像表示装置と同じ構成を有している。

図６において、左目用画素１０３ａの端部付近から発せられた光Ｃは、前面封止ガラス１０２を通り、第１偏光板２０２の左目用偏光部２０２ａには入らず、右目用偏光部２０２ｂへ入射する。

このように、左目用画素１０３ａの端部付近の光Ｃは、出射角は比較的小さいにもかかわらず、本来入射すべき左目用偏光部２０２ａには入らない場合がある。

右目用偏光部２０２ｂへ入射した光Ｃは、右目用偏光部２０２ｂの作用により、所定の偏光軸を持つ直線偏光のみが通過する。右目用偏光部２０２ｂを通過した偏光Ｃは、スペーサ板２０１を通り、第２偏光板２０３の右目用偏光部２０３ｂへ入射する。右目用偏光部２０３ｂの偏光軸は第１偏光板２０２の右目用偏光部２０２ｂの偏光軸と一致しているので、右目用偏光部２０３ｂへ入射した偏光Ｃは、そのまま通過する。

このように、左目用画素１０３ａの端部付近の光Ｃは、第２偏光板２０２によっても遮断されること無く通過してしまう。よって、これによってわずかにクロストークが発生する。

これに対し、図７に示す立体映像表示装置においては、第１偏光板２０２における左目用偏光部２０２ａと右目用偏光部２０２ｂとの間にブラックストライプ２０４を有している。

この構成によれば、左目用画素１０３ａの端部付近から発せられた光Ｃは、第１偏光板２０２位置においてブラックストライプによって遮光される。よって、上述したクロストークを低減することが可能となる。

上記の説明において、左目用画素１０３ａから発せられた光について説明したが、右目用画素１０３ｂから発せられた光についても同様である。すなわち、右目用偏光部２０２ｂを左目用偏光部２０２ａと、左目用偏光部２０３ａを右目用偏光部２０３ｂと、それぞれ置き換えて当てはめることで説明できる。

（実施例３）
次に、波長板を用いて立体映像表示装置からの映像光を円偏光とする場合の構成例について説明する。

図８は、波長板を併用した場合の立体映像表示装置の部分断面図である。本実施例における立体映像表示装置は、波長板２０５を有している以外は、実施例２の立体映像表示装置と同じ構成を有している。

波長板２０５は、偏光板２０３の観察者側の面に貼付されている。また、波長板２０５は、偏光板２０３を透過した直線偏光を円偏光に変換する。

このような構成によれば、立体視用メガネとして、円偏光フィルタを用いることができる。よって、立体視用メガネの偏光軸と到達する直線偏光の偏光軸とのズレに起因する視認画像の劣化を防ぐことができる。

なお、上述した実施例１乃至３において、ディスプレイパネルは基板ガラスと前面封止ガラスで挟み込むことで画素を構成するものを示したが、適用の範囲はこれに限られない。各画素と第１偏光板の間隔が存在するものであれば、他のものであっても適用可能である。ただし、プラズマディスプレイのように基板ガラスと前面封止ガラスの間に画素を設けるような構成が必須となる場合には、特に有効である。

本発明は、左右の目に対応する１組の映像をそれぞれ左右の目に対して表示することで、２眼式の立体視を実現する立体映像表示装置に適用可能であり、画像品質向上に有用である。

本発明の実施の形態に係る立体映像表示装置の概略構成を示す斜視図 ディスプレイパネルの一部分の分解斜視図 （ａ）第１偏光板および第２偏光板の一部分の斜視図、（ｂ）左目用偏光部および右目用偏光部を透過した光の偏光軸を示す模式図 立体映像表示装置の部分断面図 クロストークの効率的な低減を説明するため、図４を拡大した部分断面図 クロストークを説明するための立体映像表示装置の部分断面図 ブラックストライプを併用した場合の立体映像表示装置の部分断面図 波長板を併用した場合の立体映像表示装置の部分断面図 従来技術による立体映像表示装置の構成の一例を示す模式図

符号の説明

１０ 立体映像表示装置
１００ ディスプレイパネル
１０１ 基板ガラス
１０２ 前面封止ガラス
１０３ 画素
１０３ａ 左目用画素
１０３ｂ 右目用画素
２００ 偏光板部
２０１ スペーサ板
２０２ 第１偏光板
２０３ 第２偏光板
２０２ａ、２０３ａ 左目用偏光部
２０２ｂ、２０３ｂ 右目用偏光部
２０４ ブラックストライプ
２０５ 波長板
３００ ３Ｄ立体映像表示装置
３０１ 光源
３０２ ３Ｄ映像発信部
３０２ａ 右目用映像発信部
３０２ｂ 左目用映像発信部
３０３ フィルム
３０３ａ 右目用映像表示部
３０３ｂ 左目用映像表示部
３０４ 吸収部

Claims (3)

1. 複数の画素からなる水平ライン毎に左目用画像と右目用画像を交互に表示するパネル本体と、
   前記パネル本体の観察者側において、前記各画素と第１の間隔を隔てて設けられる第１偏光板と、
   前記第１偏光板の観察者側において、前記第１偏光板と第２の間隔を隔てて設けられる第２偏光板と、を備え、
   前記第１および第２偏光板は、
   前記左目用画像の光に対応する偏光軸を有する左目用偏光部と、
   前記右目用画像の光に対応する偏光軸を有する右目用偏光部と、を有し、
   前記第１および第２偏光板の互いの前記左目用偏光部同士および前記右目用偏光部同士が観察者側から見て重なるようにして、前記水平ライン毎に交互に配置されている、
   立体映像表示装置。
2. 前記第１の間隔と前記第２の間隔が一致するように構成されている、
   請求項１記載の立体映像表示装置。
3. 前記第２偏光板の観察者側の面に貼付され、透過する直線偏光を円偏光に変換する波長板を更に備える、
   請求項１記載の立体映像表示装置。

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