JP2015034834A - 立体表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】縦方向の自由度を確保しながら、最適な視認位置からずれた場合に発生するモアレの印象を低減することができる立体表示装置を提供することを、目的とする。
【解決手段】立体表示装置10は、表示パネル12と、視差バリア42とを備える。表示パネル12は、複数の画素50を有し、立体視用画像を表示する。視差バリア42は、表示パネル12の厚さ方向一方側に配置され、透過部48と遮光部46とが交互に並ぶ。遮光部46と透過部48とが交互に並ぶ方向を第1方向とし、遮光部46の長手方向を第2方向とした場合に、第1方向で隣り合う2つの画素50の間には、第2方向に延びる境界部52が存在する。遮光部46における第1方向の端縁381,382が、第2方向に延びる基準線Lに対して交差する部分を有するとともに、第2方向において特定の周期で変化する。
【選択図】図4

Description

本発明は、立体表示装置においてモアレの印象を低減させるための構成に関する。
従来から、特殊なメガネを使用せずに、観察者に立体画像を見せる方法として、視差バリア方式が知られている。視差バリア方式の立体表示装置は、例えば、表示パネルと、スイッチ液晶パネルとを備える。表示パネルは、立体視用画像を表示する。スイッチ液晶パネルは、視差バリアを実現できる。視差バリアは、光を透過させる開口と、光を遮断する遮光部とを有する。視差バリアにおいては、開口と遮光部とが交互に並んでいる。
視差バリア方式の2視点の立体表示装置において、観察者は、最適な視認位置において、表示パネルに表示される立体視用画像を見る必要があるが、最適な視認位置からずれた位置で観察すると、表示パネルの遮光部分(例えば、ブラックマトリクス)に起因するモアレが画面内に発生し、良好な表示品位が得られない。
なお、特開2004−157411号公報には、映像表示装置においてモアレの印象を低減させるための構成が開示されている。この映像表示装置は、画面に表示された互いに異なる映像を分離する開口を備える。開口の輪郭線には、画素の輪郭線に対して非平行となる斜め線部が存在する。
しかしながら、上記公報に記載の映像表示装置では、画面の縦方向において、遮光部(開口)が連続して形成されていない。そのため、観察者が縦方向に頭を振って(視線を移動させて)立体映像を見る場合において、すぐにクロストークが発生してしまい、立体表示を良好に確認できる領域(以下、自由度)が低下するという問題がある。
特開2004−157411号公報
本発明の目的は、縦方向の自由度を確保しながら、最適な視認位置からずれた場合に発生するモアレの印象を低減することができる立体表示装置を提供することにある。
本発明の立体表示装置は、複数の画素を有し、立体視用画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの厚さ方向一方側に配置され、透過部と遮光部とが交互に並ぶ視差バリアとを備え、前記遮光部と前記透過部とが交互に並ぶ方向を第1方向とし、前記遮光部の長手方向を第2方向とした場合に、前記第1方向で隣り合う2つの前記画素の間には、前記第2方向に延びる境界部が存在し、前記遮光部における前記第1方向の端縁が、前記第2方向に延びる基準線に対して交差する部分を有するとともに、前記第2方向において特定の周期で変化する。
本発明の立体表示装置においては、縦方向の自由度を確保しながら、最適な視認位置からずれた場合に発生するモアレの印象を低減することができる。
図1は、本発明の実施形態としての立体表示装置の概略構成の一例を示す模式図である。 図2は、スイッチ液晶パネルの概略構成の一例を示す断面図である。 図3は、スイッチ液晶パネルの概略構成の一例を示す断面図であって、視差バリアが実現された状態を示す断面図である。 図4は、駆動電極の端縁と境界部の端縁との関係を示す平面図である。 図5は、駆動電極を示す平面図である。 図6は、サブ画素の開口領域内に遮蔽領域が存在することを示す平面図である。 図7は、従来の構成を採用した場合のモアレを示す平面図である。 図8は、従来の構成の駆動電極と画素との位置関係を示す平面図である。 図9は、本実施形態の構成を採用した場合のモアレを示す平面図である。 図10は、本実施形態の応用例1における駆動電極の端縁と境界部の端縁との関係を示す平面図である。 図11は、本実施形態の応用例2における駆動電極の端縁と境界部の端縁との関係を示す平面図である。 図12は、本実施形態の応用例3における駆動電極の端縁と境界部の端縁との関係を示す平面図である。 図13は、本実施形態の応用例4における駆動電極の端縁の形状を示す平面図である。 図14は、本実施形態の応用例5における駆動電極の端縁の形状を示す平面図である。 図15は、本発明の実施形態としての立体表示装置に採用可能なレンチキュラーレンズを示す平面図である。
本発明の一実施形態に係る立体表示装置は、複数の画素を有し、立体視用画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの厚さ方向一方側に配置され、透過部と遮光部とが交互に並ぶ視差バリアとを備え、前記遮光部と前記透過部とが交互に並ぶ方向を第1方向とし、前記遮光部の長手方向を第2方向とした場合に、前記第1方向で隣り合う2つの前記画素の間には、前記第2方向に延びる境界部が存在し、前記遮光部における前記第1方向の端縁が、前記第2方向に延びる基準線に対して交差する部分を有するとともに、前記第2方向において特定の周期で変化する(第1の構成)。
第1の構成においては、境界部における第1方向の端縁と、遮光部における第1方向の端縁とが、非平行になる。そのため、立体視用画像を見るのに最適な位置から観察者がずれた場合に発生するモアレの印象を低減させることができる。
第2の構成は、第1の構成において、前記画素は、複数のサブ画素を有し、前記複数のサブ画素は、前記第2方向に並んでおり、前記特定の周期が、前記第2方向における前記サブ画素の配設ピッチ以下である。このような構成においては、例えば、サブ画素の配設ピッチが50μm以上の解像度が低い表示パネルに立体視用画像を表示する場合において、立体視用画像を見るのに最適な位置から観察者がずれた場合に発生するモアレの印象を低減させることができる。サブ画素の配設ピッチが50μm以上の解像度が低い表示パネルにおいて、遮光部の第1方向の端縁が第2方向で変化する周期がサブ画素の配設ピッチの2つ分である場合、立体表示の際に、視点が切り替わる位置で、横方向(第1方向)に黒い筋が発生するのを回避できる。この黒い筋は、サブ画素とバリア形状の関係がサブ画素単位で異なった場合、モアレの発生する位置がサブ画素ごとに異なることに起因して発生する。この黒い筋は、サブ画素の配設ピッチが小さければ(例えば、50μm以下)視認できないが、サブ画素の配設ピッチが大きくなると視認され易くなり、表示品位を損なう。
第3の構成は、第1又は第2の構成において、前記遮光部における前記第1方向の端縁が、前記基準線に対して傾斜した方向に延びる直線を有する。このような構成においても、モアレの印象を低減させることができる。
第4の構成は、第1又は第2の構成において、前記遮光部における前記第1方向の端縁が、前記第2方向に延びる波線である。このような構成においても、モアレの印象を低減させることができる。
第5の構成は、第1〜第4の構成の何れか1つにおいて、前記表示パネルの厚さ方向一方の側に配置されるスイッチ液晶パネルをさらに備え、前記スイッチ液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板間に封入される液晶層と、一方の基板に形成された共通電極と、他方の基板に複数形成され、電圧が印加されたときに前記共通電極とともに前記遮光部を実現する駆動電極とを備える。このような構成においては、表示パネルに2次元画像を表示し、スイッチ液晶パネルにおいて視差バリアを実現しなければ、2次元画像を観察者に見せることができるため、2D表示(平面画像表示)と3D表示(立体画像表示)とを切り替えることができる。
本発明の他の実施形態に係る立体表示装置は、複数の画素を有し、立体視用画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの厚さ方向一方側に配置され、前記表示パネルの面方向に複数のシリンドリカルレンズが並ぶレンチキュラーレンズとを備え、前記複数のシリンドリカルレンズが並ぶ方向を第1方向とし、前記シリンドリカルレンズの長手方向を第2方向とした場合に、前記第1方向で隣り合う2つの前記画素の間には、前記第2方向に延びる境界部が存在し、前記シリンドリカルレンズにおける前記第1方向の端縁が、前記第2方向に延びる基準線に対して交差する部分を有するとともに、前記第2方向において特定の周期で変化する。
このような構成においては、境界部における第1方向の端縁と、遮光部における第1方向の端縁とが、平行でない。そのため、立体視用画像を見るのに最適な位置から観察者がずれた場合に発生するモアレの印象を低減できるうえ、視差バリアと同様に、シリンドリカルレンズの稜線が巨視的に見た場合に基準線に対して平行であるため、第2方向の自由度を損なうこともない。
以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、以下で参照する図面においては、説明を分かりやすくするために、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
[実施形態]
図1には、本発明の一実施形態としての立体表示装置10が示されている。立体表示装置10は、表示パネル12と、スイッチ液晶パネル14と、偏光板16,18,20とを備える。
表示パネル12は、液晶パネルである。表示パネル12は、アクティブマトリクス基板22と、対向基板24と、これらの基板22,24の間に封入された液晶層26とを備える。表示パネル12において、液晶の動作モードは任意である。
表示パネル12の厚さ方向一方側には、スイッチ液晶パネル14が配置されている。図3に示すように、スイッチ液晶パネル14は、一対の基板28,30と、液晶層32とを備える。
一方の基板28は、例えば、低アルカリガラス基板等である。一方の基板28には、共通電極34が形成されている。
共通電極34は、例えば、インジウム酸化錫膜(ITO膜)等の透明な導電膜である。共通電極34は、一方の基板28の略全面に形成されている。
共通電極34は、配向膜36で覆われている。配向膜36は、例えば、ポリイミド樹脂膜である。
他方の基板30は、例えば、低アルカリガラス基板等である。他方の基板30には、複数の駆動電極38が形成されている。
駆動電極38は、例えば、インジウム酸化錫膜(ITO膜)等の透明な導電膜である。駆動電極38は、他方の基板30の縦方向に略一定の幅寸法で延びている。
複数の駆動電極38は、他方の基板30の横方向に並んでいる。駆動電極38の配設ピッチは、一定である。駆動電極38の配設ピッチは、表示パネル12の横方向における画素50(図4参照)の配設ピッチよりも短い。
複数の駆動電極38は、配向膜40で覆われている。配向膜40は、例えば、ポリイミド樹脂膜である。
液晶層32は、一対の基板28,30間に封入されている。スイッチ液晶パネル14において、液晶の動作モードは、ノーマリーホワイトのTNモードである。
偏光板16は、スイッチ液晶パネル14の厚さ方向一方側に配置されている。偏光板18は、スイッチ液晶パネル14と表示パネル12との間に配置されている。偏光板20は、表示パネル12の厚さ方向他方側に配置されている。
立体表示装置10においては、視差バリアがスイッチ液晶パネル14に実現される。図3を参照しながら、視差バリア42について説明する。
視差バリア42を実現する場合、駆動電極38と共通電極34とを異なる電位にする。これにより、駆動電極38と共通電極34との間に存在する液晶分子44の向きが変化する。そのため、液晶層32において、駆動電極38と共通電極34との間に位置する部分が遮光部46として機能し、隣り合う2つの遮光部46の間が透過部48として機能する。その結果、液晶層32において、遮光部46と透過部48とが交互に並ぶ視差バリア42が実現される。
スイッチ液晶パネル14において視差バリア42を実現するときに、各電極34,38に電圧を印加する方法としては、例えば、駆動電極38に印加する電圧と、共通電極34に印加する電圧とを逆位相にする方法であってもよいし、駆動電極38に電圧を印加するとともに、共通電極34を接地する方法であってもよいし、駆動電極38を接地し、共通電極34に電圧を印加してもよい。印加する電圧としては、例えば、5Vの矩形波等がある。
ここで、複数の駆動電極38が並ぶ方向を第1方向とし、駆動電極38の長手方向を第2方向とする。図4に示すように、駆動電極38における第1方向の端縁381,382と、表示パネル12が備える画素50の境界部52における第1方向の端縁521,522とは、非平行である。
表示パネル12は、図4に示すように、複数の画素50を備える。複数の画素50は、例えば、マトリクス状に配置されている。
表示パネル12においては、観察者の右眼に映る画像(右眼用画像)を表示する画素50(50R)の列と、観察者の左眼に映る画像(左眼用画像)を表示する画素50(50L)の列とが、表示パネル12の横方向に交互に配置されている。換言すれば、右眼用画像と左眼用画像が、それぞれ、画素列毎に(ストライプ状に)分割される。そして、これらストライプ状に分割された右眼用画像及び左眼用画像を交互に並べた合成画像が、表示パネル12に表示される。このとき、視差バリア42がスイッチ液晶パネル14に実現されていれば、観察者の右眼には右眼用画像のみが届き、観察者の左眼には左眼用画像のみが届く。その結果、観察者は、特殊なメガネを使用せずに、立体画像を見ることができる。なお、視差バリア42がスイッチ液晶パネル14に実現されていないときに、表示パネル12に平面画像を表示すれば、平面画像を観察者に見せることができる。
ここで、画素50は、図4に示すように、3つのサブ画素54R,54G,54Bを備える。3つのサブ画素54R,54G,54Bは、第2方向(表示パネル12の縦方向)に並んでいる。
第1方向(表示パネル12の横方向)で隣り合う2つの画素50の間には、境界部52が存在する。境界部52は、例えば、ブラックマトリクスである。
境界部52は、第2方向に略一定の幅寸法で延びている。境界部52における第1方向の各端縁521,522は、第2方向に延びる直線である。
なお、第2方向で隣り合う2つのサブ画素の間には、境界部56が存在する。境界部56は、例えば、ブラックマトリクスである。境界部56は、境界部52と連続して形成されている。
駆動電極38は、図4に示すように、第2方向に延びている。駆動電極38の各端縁381,382は、第1傾斜辺58と、第2傾斜辺60とを有する。
図5に示すように、第1傾斜辺58は、第2方向に延びる基準線Lに対して傾斜した直線である。第1傾斜辺58の基準線Lに対する傾斜角度α1は、例えば、5°〜20°である。第1傾斜辺58における第2方向の長さは、第2方向におけるサブ画素の配設ピッチと同じである。
第2傾斜辺60は、基準線Lに対して第1傾斜辺58とは異なる方向に傾斜した直線である。第2傾斜辺60は、第1傾斜辺58とは反対側に傾斜している。第2傾斜辺60の基準線Lに対する傾斜角度α2は、例えば、5°〜20°である。図4,5に示す例では、傾斜角度α1と傾斜角度α2は同じ大きさである。第2傾斜辺60における第2方向の長さは、第2方向におけるサブ画素の配設ピッチと同じである。
第1傾斜辺58と第2傾斜辺60は、第2方向において交互に並んでいる。これにより、駆動電極38の各端縁381,382は、第2方向において特定の周期で変化する。このように、駆動電極38は、各端縁381,382が第2方向において特定の周期で変化しているが、巨視的に見ると、第2方向に延びる基準線Lに平行である。
駆動電極38において、一方の端縁381における第1傾斜辺58と、他方の端縁382における第1傾斜辺58とは、駆動電極38の長さ方向(第2方向)で同じ位置に存在する。
駆動電極38において、一方の端縁381における第2傾斜辺60と、他方の端縁381における第2傾斜辺60とは、第2方向で同じ位置に存在する。
これにより、駆動電極38の端縁381,382は、第2方向において周期的に変化するが、駆動電極38の幅(第1方向の長さ)は、第2方向において略一定になる。換言すれば、隣り合う2つの駆動電極38の間(透過部48に相当する部分)の寸法が、第2方向において略一定になる。その結果、第2方向において輝度が変化し難くなる。また、遮光部46が第2方向に略一定の幅寸法で延びているので、従来のストライプ形状の視差バリアが有する遮光特性を維持できる。
立体表示装置10においては、境界部52の端縁521,522と、駆動電極38の端縁381,382とが平行でない。そのため、最適な視認位置から観察者がずれた場合に発生するモアレの印象を抑えることができる。
ここで、例えば、図6に示すように、サブ画素54の開口領域541に遮蔽領域542が存在する場合を考える。この場合、遮蔽領域542に起因するモアレが発生する。しかしながら、遮蔽領域542の端縁と、駆動電極38の端縁381,382とが非平行であれば、遮蔽領域542に起因して発生するモアレの印象が抑えられる。なお、遮蔽領域542は、例えば、蓄積コンデンサの電極、液晶層26の厚さを規定するリブ等である。
図7は、従来の構成を採用した場合に発生するモアレ(一点鎖線で囲んだ部分)を示す。従来の構成とは、図8に示すように、境界部52における第1方向の端縁521,522と、駆動電極38における第1方向の端縁381,382とが、平行になっている構成である。図9は、本実施形態の構成を採用した場合に発生するモアレ(一点鎖線で囲んだ部分)を示す。
図7,9に示すモアレは、以下のようにして、撮影した。先ず、スイッチ液晶パネルにおいて視差バリアを実現した。この状態で、表示パネルが備える全ての画素を白表示した。このときの輝度分布を色彩輝度計で撮影した。図7,9では、輝度が高いと白く表示され、輝度が低いと黒く表示された。なお、図7,9に示すモアレを撮影したとき、表示パネルが備えるサブ画素の開口領域には、図6に示すような遮蔽領域が存在していた。
図7では、サブ画素の開口領域内に存在する遮蔽領域の形状がそのまま反映されている。そのため、モアレの数が多くなる。その結果、最適位置以外から観察する場合において、モアレが視認され易くなる。一方、図9では、輝度のプロファイルがブロード化されている。つまり、サブ画素の開口領域内に存在する遮蔽領域の形状がそのまま反映されない。そのため、モアレの印象が薄くなる。換言すれば、モアレが視認し難くなる。
[実施形態の応用例1]
駆動電極38の端縁381,382が変化する周期は、上記実施形態のように、サブ画素54R,54G,54Bの配設ピッチ2つ分に限定されない。例えば、図10に示すように、駆動電極38の端縁381,382が変化する周期は、サブ画素54R,54G,54Bの配設ピッチ1つ分であってもよい。このようにすると、例えば、サブ画素54R,54G,54Bの配設ピッチが50μm以上の解像度が低い表示パネル12に立体視用画像を表示する場合において、視点が切り替わる位置で横方向に延びる黒い線が見えるのを抑制できる。
[実施形態の応用例2]
例えば、図11に示すように、隣り合う2つの駆動電極36が左右対称(線対称)であってもよい。なお、図11に示す例では、駆動電極38の端縁381,382が変化する周期は、サブ画素54R,54G,54Bの配設ピッチ1つ分である。
[実施形態の応用例3]
例えば、図12に示すように、駆動電極38の端縁381,382は、第1傾斜辺58と、水平辺62とを有する。水平辺62は、複数の駆動電極38が並ぶ方向に延びている。水平辺62は、2つの第1傾斜辺58の端部同士を接続する。
[実施形態の応用例4]
第1傾斜辺58における第2方向の長さと、第2傾斜辺60における第2方向の長さとは、上記実施形態のように、同じである必要はない。例えば、図13に示すように、第1傾斜辺58における第2方向の長さと、第2傾斜辺60における第2方向の長さとが異なっていてもよい。
[実施形態の応用例5]
例えば、図14に示すように、駆動電極38の端縁381,382は、第2方向に延びる波線であってもよい。
[実施形態の応用例6]
立体表示装置は、図15に示すように、スイッチ液晶パネルの代わりに、レンチキュラーレンズ64を備えていてもよい。レンチキュラーレンズ64は、表示パネルの厚さ方向一方側(観察者側)に配置される。レンチキュラーレンズ64は、複数のシリンドリカルレンズ66を有する。複数のシリンドリカルレンズ66は、表示パネルの横方向に一列に並んでいる。各シリンドリカルレンズ66の端縁661,662が、画素の境界部の端縁と非平行になっている。このようなレンチキュラーレンズを採用する場合であっても、モアレが発生し難くなる。
[実施形態の応用例7]
例えば、透過部48の開口幅を画素50(サブ画素54R,54G,54B)の開口幅(複数の駆動電極38が並ぶ方向の開口幅)よりも大きくすれば、透過部48に疑似的なレンズが形成される。この場合、透過部48に集光効果が発現される。その結果、3D表示の際の輝度が向上する。
[実施形態の応用例8]
立体表示装置は、例えば、縦横対応の立体表示装置であってもよい。この場合、スイッチ液晶パネルは、ランドスケープ表示のときの視差バリアと、ポートレート表示のときの視差バリアとを実現する。
以上、本発明の実施形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態によって、何等、限定されない。
例えば、前記実施形態において、表示パネル12は、プラズマディスプレイパネル、有機EL(Electro Luminescence)パネル、無機ELパネル等であっても良い。
スイッチ液晶パネルは必ずしも必要ではない。例えば、表示パネルの厚さ方向一方の面側に視差バリアを備えていてもよい。
10:立体表示装置、12:表示パネル、14:スイッチ液晶パネル、28:一方の基板、30:他方の基板、32:液晶層、34:共通電極、38:駆動電極、381:端縁、382:端縁、42:視差バリア、46:遮光部、48:透過部、50:画素、52:境界部、521:端縁、522:端縁、54R:サブ画素、54G:サブ画素、54B:サブ画素、58:第1傾斜辺、60:第2傾斜辺

Claims (6)

  1. 複数の画素を有し、立体視用画像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルの厚さ方向一方側に配置され、透過部と遮光部とが交互に並ぶ視差バリアとを備え、
    前記遮光部と前記透過部とが交互に並ぶ方向を第1方向とし、
    前記遮光部の長手方向を第2方向とした場合に、
    前記第1方向で隣り合う2つの前記画素の間には、前記第2方向に延びる境界部が存在し、
    前記遮光部における前記第1方向の端縁が、前記第2方向に延びる基準線に対して交差する部分を有するとともに、前記第2方向において特定の周期で変化する、立体表示装置。
  2. 請求項1に記載の立体表示装置であって、
    前記画素は、複数のサブ画素を有し、
    前記複数のサブ画素は、前記第2方向に並んでおり、
    前記特定の周期が、前記第2方向における前記サブ画素の配設ピッチ以下である、立体表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載の立体表示装置であって、
    前記遮光部における前記第1方向の端縁が、前記基準線に対して傾斜した方向に延びる直線を有する、立体表示装置。
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載の立体表示装置であって、
    前記遮光部における前記第1方向の端縁が、前記第2方向に延びる波線である、立体表示装置。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載の立体表示装置であって、
    前記表示パネルの厚さ方向一方の側に配置されるスイッチ液晶パネルをさらに備え、
    前記スイッチ液晶パネルは、
    一対の基板と、
    前記一対の基板間に封入される液晶層と、
    一方の基板に形成された共通電極と、
    他方の基板に複数形成され、電圧が印加されたときに前記共通電極とともに前記遮光部を実現する駆動電極とを備える、立体表示装置。
  6. 複数の画素を有し、立体視用画像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルの厚さ方向一方側に配置され、前記表示パネルの面方向に複数のシリンドリカルレンズが並ぶレンチキュラーレンズとを備え、
    前記複数のシリンドリカルレンズが並ぶ方向を第1方向とし、
    前記シリンドリカルレンズの長手方向を第2方向とした場合に、
    前記第1方向で隣り合う2つの前記画素の間には、前記第2方向に延びる境界部が存在し、
    前記シリンドリカルレンズにおける前記第1方向の端縁が、前記第2方向に延びる基準線に対して交差する部分を有するとともに、前記第2方向において特定の周期で変化する、立体表示装置。
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