JP2011075979A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄクロストークの発生を効果的に防止できる立体映像表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル２と、指向性バックライト３と、左眼部と右眼部にそれぞれ光シャッタ液晶素子９ａ，９ｂを有する眼鏡シャッタ７と、液晶シャッタ駆動回路５とを備え、液晶シャッタ駆動回路５は、液晶パネル２に表示される左眼用映像に対応して眼鏡シャッタ７の左眼部の光シャッタ液晶素子９ａを透過状態とする一方、液晶パネル２に表示される右眼用映像に対応して眼鏡シャッタ７の右眼部の光シャッタ液晶素子９ｂを透過状態とするように駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体映像を表示するための立体映像表示装置に係り、更に詳しくは、液晶パネルに右眼用映像及び左眼用映像をそれぞれ時分割で順次表示して映像を立体的に認識する際に、３Ｄクロストーク（左眼／右眼用映像の混在）を抑制して高品位の立体映像表示を実現できる立体映像表示装置に関する。

液晶パネルを用いた立体映像表示装置として、視差バリア方式によるものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

図５は、視差バリア方式の概念図を示すものである。

この立体映像表示装置は、右方向用の画素と左方向用の画素とが個別に形成された液晶パネル５１と、その上方に設けられた視差バリア層５３とを備えている。視差バリア層５３は、斜め方向からは、各々の画素を透過して出射する光の一方の光のみを観測できるように形成されている。なお、その視差バリア５３としてレンチキュラーレンズを設けて指向性を高めることもできる。

しかしながら、この視差バリア方式を用いた立体映像表示装置では、開口率が低くなるという問題があった。

また、時系列に右方向と左方向を切り替える時分割指向性バックライトを用いる方式も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

図６は、時分割指向性バックライト方式の概念図を示すものである。

この立体映像表示装置は、図６（ａ）で示すように、透過型の液晶パネル５５の下に、バックライト５９を備えている。バックライト５９は、光源５７ａおよびバックライト導光板５８ａを有する左眼用バックライト５９ａと、光源５７ｂおよびバックライト導光板５８ｂを有する右眼用バックライト５９ｂとで構成されている。

ここで、光源５７ａをＯＮにしたときは、図５（ｂ）に示すように、光はバックライト導光板５８ａによってＡ方向（左眼方向）に出射され、光源５７ｂをＯＮにしたときは、図５（ｃ）に示すように、光はバックライト導光板５８ｂによって図のＢ方向（右眼方向）に出射される。

立体映像表示を行うには、液晶パネル５５に左眼用映像を表示する期間で光源５７ａを点灯し、液晶パネル５５に右眼用映像を表示する期間で光源を切替えて光源５７ｂを点灯する。このように時分割で液晶パネル５５に左右視差像を順次表示し、これと同期して照明する光源の指向性を切替えることによって、左右の視差画像をそれぞれ左右の眼に導くことができる。

なお、実際の表示装置においては、液晶パネル５５とバックライト５９との間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルムなどの光の指向性を調整する光学素子を適宜設けることもできる。

しかしながら、図７に示すように、光源５７ａを点灯した際、光源５７ａ側から出た大部分の光は、導光板５８、プリズムシート等（図示せず）によって所定角度で光６１として出向されるが、光源５７ａ側から出た一部の光は導光板５８の内部を伝播し続け、他方の辺にまで到達すると、ある割合で反射される。この光は破線のように逆方向の漏れ光６３となって現れるが、これは他方の光源５７ｂが点灯しているのと等価であり、左眼用映像が右目にも入射されてしまうため、クロストークとして認識される。このような反射によるクロストークをなくすためには、他方の辺に到達するまでに完全に減衰させればよいが、そうすると光源側が極端に明るく、他方が暗くなる輝度傾斜が発生してしまう。

特開平５−１０７６６３号公報 特開平１０−１６１０６１号公報 特開２００８−２８７１８０号公報

上述したように、従来の時分割指向性バックライトを用いる方式では、観察者の右眼に本来であれば入射されない左眼用映像が、あるいは左眼に本来であれば入射されない右眼用映像が入射される、所謂、３Ｄクロストークが発生することがあった。

そこで、本発明は、３Ｄクロストークの発生を効果的に防止できる立体映像表示装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の立体映像表示装置は、複数のアクティブマトリクス型液晶素子が行方向に配列されてなる走査線が列方向に複数本配置され、この走査線を列方向に走査することにより左右眼用映像を時分割で表示する液晶パネルと、前記液晶パネルに表示される左眼用映像に対応して第１の方向に出射ピークを持つ左眼用光源光を出射すると共に、前記液晶パネルに表示される右眼用映像に対応して第２の方向に出射ピークを持つ右眼用光源光を出射する指向性バックライトと、左眼部と右眼部にそれぞれ光シャッタ液晶素子を有する眼鏡シャッタと、前記液晶パネルに表示される映像に対応して前記眼鏡シャッタを駆動する液晶シャッタ駆動回路と、を備え、前記液晶シャッタ駆動回路は、前記液晶パネルに表示される左眼用映像に対応して前記眼鏡シャッタの左眼部の光シャッタ液晶素子を透過状態とする一方、前記液晶パネルに表示される右眼用映像に対応して前記眼鏡シャッタの右眼部の光シャッタ液晶素子を透過状態とすることを特徴とする。

本発明によれば、３Ｄクロストークの発生を効果的に防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る立体映像表示装置を示す概略図。 本発明の一実施の形態に係る立体映像表示装置のバックライトの概略を示す側面図。 本発明の一実施の形態に係る立体映像表示装置における駆動方法を示ものであり、（ａ）は液晶パネルに表示される映像の時間による変化を示す図、（ｂ）は（ａ）に同期したバックライトの点灯のタイミングを示す図、（ｃ）は眼鏡シャッタの切替えタイミングを示す図。 本発明の一実施の形態に係る立体映像表示装置の作用を説明する図であり、（ａ）は光を左眼方向に出射する場合の説明図、（ｂ）は光を右眼方向に出射する場合の説明図。 従来の視差バリア方式を用いた立体映像表示装置を示す概略図。 従来の時分割指向性バックライト方式を説明する図であり、（ａ）はその装置の概略図、（ｂ）は光をＡ方向に出射する場合の説明図、（ｃ）は光をＢ方向に出射する場合の説明図。 従来の時分割指向性バックライト方式の問題点を説明する図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る立体映像表示装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る立体映像表示装置１０の構成例を示すものである。

この立体映像表示装置１０は、立体映像信号を時分割映像信号に変換するスキャンコンバータ１と、左右眼用映像を時分割で表示する液晶パネル２と、液晶パネル２を背後から照明し、複数の光源の指向性を左右眼用映像の表示タイミングに基づき切替えることによって、左右眼用映像をそれぞれ左右の眼に導く指向性バックライト３と、左眼部と右眼部にそれぞれ光シャッタ液晶素子９ａ，９ｂを備えている眼鏡シャッタ７と、液晶パネル２の左右眼用映像の表示タイミングあるいは指向性バックライト３の点灯／消灯タイミングに同期して眼鏡シャッタ７を駆動させる液晶シャッタ駆動回路５とを備えている。なお、眼鏡シャッタ７と液晶シャッタ駆動回路５とは、有線で接続されても、あるいは無線で接続されてもかまわない。

液晶パネル２は、行方向に延びる走査線を複数本有し、個々の走査線は行方向に配列された複数のアクティブマトリクス型液晶素子で構成されている。

液晶素子のそれぞれは、ゲート電極とデータ電極とに接続された薄膜トランジスタを介して配置される画素電極と、この画素電極に対向する対向電極との間に液晶層が挟持されて構成されている。液晶パネル２を構成する走査線は、列方向に線順次走査され、左右眼用の映像（及び必要に応じて黒像）を時分割で表示する。

液晶素子の液晶層に用いられる液晶材料としては、高速応答性を有する液晶、例えば強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)液晶等を用いることが望ましい。特に、１フレーム期間を時分割して異なる映像を表示するためには、応答速度の速い液晶を使用することが必須の条件となるため、動画表示に必要とされる高速な液晶応答性を有すると共に広視野角の実現が可能なＯＣＢ（Optically Compensated Bend）液晶を用いることが好ましい。

図２は、立体映像表示装置１０に用いられる指向性バックライト３の概略を示す側面図である。

指向性バックライト３は、例えば図２に示すように、光源４ａおよび導光板６ａを有する左眼用バックライト３ａと、光源４ｂおよび導光板６ｂを有する右眼用バックライト３ｂとで構成されている。光源４ａ，４ｂは冷陰極線管あるいは発光ダイオード(ＬＥＤ)等で構成することができ、光源光を効率的に導光板６ａ，６ｂに導くようにリフレクタ等によって光源を覆うように構成することができる。導光板６ａ，６ｂはアクリル樹脂等から構成される。ここでは、導光板６ａ,６ｂを左右眼用に分離して互いに厚さ方向に重なるように配置したが、一つの導光板で構成することもできる。また、導光板を、それぞれを複数の短冊状に構成し、平面的に交互に配置するようにしてもかまわない。このようにして出射方向が異なる２つの光源光のピークが発現される指向性バックライト３は構成される。

ここで、光源４ａをＯＮにしたときは、図６（ｂ）と同様に、光源光はバックライト導光板６ａによって図の右方向（左眼方向）に出射ピークを持って出射され、光源４ｂをＯＮにしたときは、図６（ｃ）と同様に、光源光はバックライト導光板６ｂによって図の左方向（右眼方向）に出射ピークを持って出射される。

この立体映像表示装置１０において、立体映像信号はスキャンコンバータ１により時分割映像信号に変換された後、左右眼用映像（及び必要に応じて黒像）が交互に時分割で液晶パネル２に表示される。この際、指向性バックライト３は、液晶パネル２に左眼用映像を表示する期間で光源４ａを点灯し、液晶パネル２に右眼用映像を表示する期間で光源を切替えて光源４ｂを点灯する。このように時分割で液晶パネル２に左右視差像を順次表示し、これと同期して照明する光源光の指向性を切替えることによって、左右の視差画像をそれぞれ左右の眼に導くことができる。

更に、液晶シャッタ駆動回路５により、例えば液晶パネル２に左眼用映像の表示されているフィールドに対応して左眼部光シャッタ液晶素子９ａが透過状態となるとともに、右眼部光シャッタ液晶素子９ｂが遮光状態となるよう制御される。逆に、液晶パネル２に右眼用映像の表示されているフィールドに対応して右眼部光シャッタ液晶素子９ｂが透過状態となるとともに、左眼部光シャッタ液晶素子９ａが遮光状態となるよう制御される。

なお、光シャッタ液晶素子９ａ，９ｂは、例えば一対の電極基板間に液晶層が配置されて構成されるもので、液晶層に用いられる液晶材料としては、やはり高速応答性を有することが望ましく、液晶パネル２の液晶層を利用することができる。

図３は、本発明の一実施の形態に係る立体映像表示装置における駆動方法を示ものであり、（ａ）は液晶パネルに表示される映像の時間による変化を示す図、（ｂ）は（ａ）に同期したバックライトの点灯のタイミングを示す図、（ｃ）は眼鏡シャッタの切替えタイミングを示す図である。

本実施の形態では、（ａ）に示すように、１フィールドを２つに分割して、左眼用と右眼用に切り替えるが、その間に黒像を挿入することで、前画面の影響をなくし、これにより３Ｄクロストークを低減している。黒像は時間開口率を高くするために全面で一括して又は複数グループ毎に書き込むことも可能であるが、ここでは面内輝度差が生じにくいように左眼用、右眼用映像と同じスピードで走査しながら書き込まれる。黒像が書き込まれたら、左眼用映像が順次書き込まれる。その後、黒の書き込み、右眼用映像の書き込みと交互に続けられる。

指向性バックライト３については、（ｂ）に示すように左眼用映像が画面上端に書き込まれるタイミングで点灯し、続く黒像の書き込みの完了と同期して消灯する。その後、右眼用映像が画面上端に書き込まれるタイミングで点灯し、続く黒像の書き込みの完了と同期して消灯する。即ち、画面全面が黒表示のタイミングでバックライトの指向方向を切り替えている。また、この切り替えに際して、この実施形態では光源４ａと光源４ｂの両方を消灯させるタイミングを存在させている。

眼鏡シャッタ７は、光源４ａを点灯させる間、左眼部光シャッタ液晶素子９ａを透過状態とする一方、右眼部光シャッタ液晶素子９ｂを遮光状態とする。これに対して、光源４ｂを点灯させる間は、右左眼部光シャッタ液晶素子９ｂを透過状態とする一方、左眼部光シャッタ液晶素子９ａを遮光状態とする。このように、１２０Ｈｚのパネル駆動に合わせて右目のみを透過させる状態と左目のみを透過させる状態を交互に切り替える。

本実施の形態に係る立体映像表示装置では、左右眼用映像が完成してからでなくても、それぞれの映像を書きながらでも表示することができる。これは、右眼用映像あるいは左眼用映像を次の左眼用映像あるいは右眼用映像の書き込みに先立ち黒像を間に入れることによりリセットしているためである。また、一旦リセットしているので、誘電率の異方性に起因する他映像の混入も防止でき、また低温で液晶の応答が遅くなっても黒像の混入を防止できる。

なお、上記説明では、指向性バックライト３は、左眼用映像の書き込み開始タイミングで点灯させ、続く黒像の書き込みの完了と同期して消灯させたが、映像の書き込み完了に同期させて点灯させても構わない。

更に、本実施の形態に係る立体映像表示装置では、図４（ａ）のように、左眼用の光源４ａを点灯した場合、光源４ａ側から出た大部分の光は、導光板６、プリズムシート（図示せず）によって所定角度にピークを持った光源光１１ａとして出射され、透過状態となっている左眼部光シャッタ液晶素子９ａを介して左眼に到達する。ここで、光源４ａ側から出た一部の光はバックライト導光板６の内部を伝播し続け、他方の辺にまで到達すると、ある割合で反射され、逆方向の漏れ光１１ｂとして右目方向に入射する。しかし、右眼部光シャッタ液晶素子９ｂは遮光状態となっているので、右眼には到達せず、クロストークの発生を確実に防止できる。

一方、図４（ｂ）のように、右眼用の光源４ｂを点灯した場合、光源４ｂ側から出た大部分の光は、導光板６、プリズムシート（図示せず）によって所定角度にピークを持った光源光１３ｂとして出射され、透過状態となっている右眼部光シャッタ液晶素子９ｂによって右眼に到達する。ここで、光源４ｂ側から出た一部の光は導光板３の内部を伝播し続け、他方の辺にまで到達すると、ある割合で反射され、逆方向の漏れ光１３ａとして左目方向に入射する。しかし、左眼部光シャッタ液晶素子９ａは遮光状態となっているので、左眼には到達せず、これにより３Ｄクロストークの発生を確実に防止できる。

以上のことにより、３Ｄクロストークを抑制して高品位の立体映像表示を実現することができる。

本実施の形態に係る立体映像表示装置では、眼鏡シャッタ７を用いて自宅等で個人的に落ち着いて使用する場合に、高品位の品質で立体表示を楽しむことができる。更に従来の時分割指向性切り替え方式では正面のみの使用者のみが立体表示が見える方式であったが、眼鏡シャッタ７を用いることにより複数人が同時に立体映像を鑑賞できる。

上記の実施形態では立体映像の表示について説明したが、例えば左眼用光源４ａのみを左眼用映像に同期して点灯／消灯制御すると共に、右眼用光源４ｂは常に消灯することで２Ｄ表示が可能となる。あるいは両光源４ａ，４ｂを例えば左眼用映像に同期して点灯／消灯制御するようにしても構わない。いずれの場合にも、眼鏡シャッタ７は上記と同様のタイミングで制御しても構わないし、また両光シャッタ液晶素子９ａ，９ｂとも透過状態としてもかまわない。

このような制御により、３Ｄ表示時であっても、強制的に２Ｄ表示に切り替えを容易に実現することができる。勿論、入力映像自体が２Ｄ映像の場合は、両光源４ａ，４ｂを同じタイミングで制御すると共に、両光シャッタ液晶素子９ａ，９ｂとも透過状態にするよう制御すれば良い。

上記の実施の形態では、眼鏡シャッタ７の使用時に指向性バックライト３を時分割で点灯制御したが、眼鏡シャッタ７の使用時に指向性バックライト３の指向性切り替え機能を停止させて双方の光源４ａ，４ｂを常に点灯させて駆動することもできる。この方式にすると、液晶パネル２の明るさを増大できるメリットがある。

また、上記実施の形態では液晶パネル２において右眼用映像及び左眼用映像を表示する間に黒像を表示する例を示したが、黒像を省略して、右眼用映像及び左眼用映像のみを時分割で交互に表示しても良い。この場合、眼鏡シャッタ７の開閉タイミングとしては、左眼用映像が表示されているタイミングのみ左眼部光シャッタ液晶素子９ａが透過状態にされ、右眼用映像が表示されているタイミングのみ右眼部光シャッタ液晶素子９ｂが透過状態にされる。更に、上記実施の形態では、左右映像の分離に黒像を順次書き込み、一度画面全体を黒表示状態としたが、面全体が黒表示状態となる前に次映像の書き込みを開始しても構わない。

１：スキャンコンバータ、２：液晶パネル、３：指向性バックライト、３ａ：左眼用バックライト、３ｂ：右眼用バックライト、４ａ、４ｂ：光源、５：液晶シャッタ駆動回路、６：導光板、６ａ：導光板、６ｂ：右眼用バックライト導光板、７：眼鏡シャッタ、９：光シャッタ液晶素子、９ａ：左眼部光シャッタ液晶素子、９ｂ：右眼部光シャッタ液晶素子、１０：立体映像表示装置、１１ａ：光源光、１１ｂ：漏れ光、１３ａ：漏れ光、１３ｂ：光源光

Claims (1)

1. 複数のアクティブマトリクス型液晶素子が行方向に配列されてなる走査線が列方向に複数本配置され、この走査線を列方向に走査することにより左右眼用映像を時分割で表示する液晶パネルと、
   前記液晶パネルに表示される左眼用映像に対応して第１の方向に出射ピークを持つ左眼用光源光を出射すると共に、前記液晶パネルに表示される右眼用映像に対応して第２の方向に出射ピークを持つ右眼用光源光を出射する指向性バックライトと、
   左眼部と右眼部にそれぞれ光シャッタ液晶素子を有する眼鏡シャッタと、
   前記液晶パネルに表示される映像に対応して前記眼鏡シャッタを駆動する液晶シャッタ駆動回路と、を備え、
   前記液晶シャッタ駆動回路は、
   前記液晶パネルに表示される左眼用映像に対応して前記眼鏡シャッタの左眼部の光シャッタ液晶素子を透過状態とする一方、
   前記液晶パネルに表示される右眼用映像に対応して前記眼鏡シャッタの右眼部の光シャッタ液晶素子を透過状態とすることを特徴とする立体映像表示装置。

Images