JP4595287B2 - 立体映像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特殊なめがねを使用することなく立体映像表示が可能な液晶パララックスバリア方式による立体映像表示装置に関するものであり、特に、表示用液晶パネルを構成するガラス基板を無アルカリガラスとし、表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間に配置されるスペーサ部材を、表示用液晶パネルを構成するガラス基板とは異なるガラス基板とした立体映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特殊なめがねを使用しないで立体映像を表示する方法として、レンチキュラ方式、パララックスバリア方式、光源をスリット化する方式等の方式が知られている。
【０００３】
図３は、パララックスバリア方式による立体映像表示の原理を示す模式図である。観察者が観察する映像は、液晶表示パネル５０に形成される。立体視を可能とするために、前記液晶表示パネル５０には、左眼用映像が表示される左眼用画素Ｌと、右眼用映像が表示される右眼用画素Ｒとが交互に配列して形成されている。左眼用画素Ｌと右眼用画素Ｒは、例えば、左眼用と右眼用の２台のカメラにて同時に撮影して得ることができ、あるいは、１つの画像データから論理的演算によって算出することができる。このようにして得られた両画素には、人間が両眼視差によって立体知覚を行うために必要な視差情報が含まれている。
【０００４】
液晶表示パネル５０の前方には、遮光バリアであるパララックスバリア５１が配置される。パララックスバリア５１には、縦ストライプ状に開口部５１ａ・・・が形成される。開口部５１ａ・・・の間隔は、前記左眼用画素Ｌと右眼用画素Ｒの配列に対応して設定される。上記パララックスバリア５１により、左眼用映像と右眼用映像とが左右に分離され、この分離された映像は観察者の左眼２Ｌ、右眼２Ｒに夫々入光する。これによって観察者は立体映像を観察することができる。
【０００５】
上述の液晶パララックスバリア方式による立体映像表示装置は、例えば、下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された従来の液晶パララックスバリア方式による立体映像表示装置の具体例を図４を用いて説明する。
【０００６】
図４は、画像表示装置としての液晶パネルの前面に配置した液晶パララックスバリアを備えたパララックスバリア方式による立体映像表示装置１０の概略横断面図である。図４において、バックライト１２の表面には、第１の偏光板１４を介して表示画素を配列した透過型液晶パネル１６が配置され、更に第２の偏光板１８、ガラススペーサ２０及び第３の偏光板２２を介して液晶パララックスバリア２４が配置され、またこの液晶パララックスバリア２４の表面には第４の偏光板２６が配置されている。
【０００７】
透過型液晶パネル１６は、光の入射側に位置する背面ガラス板１６ａと光の出射側に位置する前面ガラス板１６ｂと、背面ガラス板１６ａの内面に形成された画素電極１６ｃと、前面ガラス板１６ｂの内面に形成されたカラーフィルタ１６ｄならびに背面ガラス板１６ａと前面ガラス板１６ｂの間に密封充填されている液晶１６ｅとからなる。透過型液晶パネル１６は、右眼用の画像と左眼用の画像がそれぞれ交互に表示される。
【０００８】
液晶パララックスバリア２４は、内側に透過型液晶パネル１６の画素Ｌ及びＲのストライプに平行にストライプ状の電極とその対向電極（図示せず）がそれぞれ形成された２枚のガラス板２４ａ、２４ｂに挟まれた密閉空間に液晶２４ｃが充填されており、電圧を印加しない状態で２Ｄの映像の表示、電圧を印加した状態で３Ｄの映像表示がなされる。すなわち、この液晶パララックスバリア２４は、そのＸＹアドレスをマイクロコンピュータ等の制御手段により指定して、３Ｄ表示の場合はバリア面上の任意の位置に任意の形状のバリアストライプを形成する。
【０００９】
しかし、縦縞状のバリアストライプを発生させるのは３Ｄ映像を表示する場合でだけであって、２Ｄ映像表示の場合には、バリアストライプの発生を停止して映像表示領域の全域にわたり無色透明な状態になるよう駆動制御するようになしている。
【００１０】
表示用の液晶パネル１６と液晶パララックスバリア２４との間には、スペーサ部材としてガラス基板を用いたガラススペーサ２０が配置されている。表示用液晶パネルとスペーサ部材、および、スペーサ部材と液晶パララックスバリアは両面接着テープによりそれらのパネルの周縁部で貼り合わされている。
【００１１】
この立体映像表示装置においては、表示装置の画面が大型化するにつれて表示用液晶パネル１６と液晶パララックスバリア２４との間隔を広げていく必要が生じる。すなわち、表示された両眼視差像を観察した際に、良好な立体映像が観察されるためには表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの距離が一定の範囲内にあることが必要であり、画面が大型化して観察者と画面との距離が広がる場合には、この距離を広げる必要が生じる。つまり携帯電話に用いる小型のものであればこの距離はそれほど大きくないが、ＴＶ等に用いるものであればこの距離が必然的に大きくなる。
【００１２】
表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間隔を調整する手段として、前記特許文献１の立体映像表示装置においては、表示用の液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間にスペーサ部材としてガラス基板、あるいはアクリル板が配置されており、このスペーサ部材の厚みによって表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間隔を調整することができる。スペーサ部材としてガラス基板やアクリル板が用いられるのは、バックライトからの照明光を透過する素材である必要があるからである。
【００１３】
【特許文献１】
特開平３−１１９８８９号公報（第９図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されたような立体映像表示装置において、表示装置が小型のものであれば、表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間隔は小さいものでよく、スペーサ部材について大きな考慮を払う必要はないが、表示装置が大型になれば、前述したように表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間隔を大きくする必要があり、例えば、４０インチの表示画面では５ｍｍ程度の間隔が必要になる。このため、スペーサ部材の透明度、部材コストを考慮する必要が生じる。
【００１５】
また、立体映像表示装置に用いられるバックライトによる熱の影響も考慮する必要があり、更に、立体映像表示装置は、表示用液晶パネル、液晶パララックスバリア、スペーサ部材、偏光板等の基板が複数積層されて構成されるため、各部材の表面の平坦性が装置の表示品質に大きな影響を持つことになる。従って、上記特許文献１に開示された立体映像表示装置のように、表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間のスペーサ部材に、単に光を透過するだけの部材を配置するだけでは、製品コストの増大、十分な表示品質を持つ表示装置を提供することが困難であるという問題点があり、スペーサ部材としてどのような基板を用いるかが大きな課題となっている。
【００１６】
本願発明者は、このような問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、液晶パララックスバリア方式による立体映像表示装置において、表示用液晶パネルを構成するガラス基板を無アルカリガラスとし、スペーサ部材は表示用液晶パネルを構成するガラス基板とは異なるガラス材とすることにより、前記の問題点を解消できることを見出して本発明を完成するに至ったものである。
【００１７】
すなわち、本発明は、上記の問題点を解消することを課題とし、特に、液晶パララックスバリア方式による大型の立体映像表示装置に適したスペーサ部材を用いた、表示品質が良好でコストの増加を抑制できる立体映像表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１８】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。すなわち、本発明に係る立体映像表示装置は、バックライトと、前記バックライトの上に配置された表示用液晶パネルと、前記表示用液晶パネルの上に配置されるとともに該表示用液晶パネルに接合されたスペーサ部材と、前記表示用液晶パネルとの間で前記スペーサ部材を配置させるように設けられた液晶パララックスバリアと、を有して構成される立体映像表示装置において、前記スペーサ部材は、前記表示用液晶パネルを構成するガラス基板とは異なるガラス材であって、前記表示用液晶パネルを構成するガラス基板に比べて熱膨張係数が大きく設定されていることを特徴とする。
【００１９】
係る構成によれば、バックライトの発熱による表示用液晶パネルを構成する無アルカリガラスからなるガラス基板とスペーサ部材との熱膨張による変形を調整することができる。このため、スペーサ部材としては、前記表示用液晶パネルを構成するガラス基板に比して熱膨張係数の大なるガラス基板であることが好ましい。
【００２０】
更に、本発明に係る立体映像表示装置において、前記スペーサ部材は、ソーダガラスであることを特徴とし、また、表示用液晶パネルを構成するガラス基板は、無アルカリガラスであることを特徴とする。ソーダガラス基板をスペーサ部材として使用することにより、アクリル等の材料に比べてスペーサ部材の透明度を確保することができ、コスト増を抑制することができる。また、ソーダガラスは変質や変形し難く、平面度が高い等の利点を有しており、積層される他の部材に傷をつけ難く、立体映像表示装置に適したスペーサ部材を備えた装置が提供できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る立体映像表示装置の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る立体映像表示装置３０の構成を示す図であり、（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＡ部の拡大図である。本発明に係る立体映像表示装置３０は、バックライト３２の上部に、ガラス基板等のスペーサ部材４０を挟んで接着剤によって接着された表示用液晶パネル３６と液晶パララックスバリア４４を配置して構成されている。
【００２２】
表示用液晶パネル３６は透過型液晶パネルであり、光の入射側に位置する背面ガラス板３６ａと光の出射側に位置する前面ガラス板３６ｂと、背面ガラス板３６ａの内面に形成された図示しない画素電極と、前面ガラス板３６ｂの内面に形成された図示しないカラーフィルタならびに背面ガラス板３６ａと前面ガラス板３６ｂの間にシール材により密封充填されている液晶３６ｅとからなる。表示用液晶パネル３６には、立体表示を行う際には右眼用の画像と左眼用の画像がそれぞれ交互に表示され、立体表示を行わないときは通常の画像が表示される。
【００２３】
液晶パララックスバリア４４は、通常の液晶表示装置に用いられるような単純マトリクス駆動タイプのものやアクティブマトリクス駆動タイプの液晶パネルを用いたものでも構わないが、基板上に複雑な配線等の形成が必要となるため、それだけ歩留まりを下げてしまう恐れが高い。
【００２４】
そこで液晶パララックスバリア４４は、液晶４４ｃを挟む一対の透明なガラス板４４ａ、４４ｂのうち、一方のガラス基板４４ａにはＩＴＯ等の透明電極を全体に形成し、他方のガラス基板４４ｂには透過部としたい箇所以外に透明電極を形成している。そして電極に駆動電圧が印加されないときには、光を全て透過させるような配向に液晶を設定している。このようにすれば、駆動電圧が印加されることで、両基板に透明電極が形成されている位置は遮光部となり、一方の基板にしか透明電極が形成されていな部分は光を透過させる透過部となる。
【００２５】
このような液晶パララックスバリア４４は透過部を形成したい位置だけ透明電極を形成しなければ良いので、アクティブマトリクス駆動タイプ等の液晶パネルを用いたバリアに比べ比較的簡単なプロセスで製造できる。更には透明電極の未形成部の形状等を変えることで、比較的自由に透過部の形状や位置に変化を与えることができる。
【００２６】
バックライト３２は高輝度を実現するため複数の冷陰極管を用いた直下型のものである。そしてバックライト３２、表示用液晶パネル３６、スペーサ部材４０、液晶パララックスバリア４４などの構成部材は接着材や接着テープ等によって固着され、側面、背面を枠体で保持して適宜の筐体内に納められる。
【００２７】
表示用液晶パネル３６を構成する背面ガラス板３６ａおよび前面ガラス板３６ｂには、透明性が良好で、変質、変形し難く、また、平面度が高いことが要求される他、ＴＦＴ駆動素子、画素電極、対向電極、カラーフィルタ等を形成する必要があるため、耐薬品性を有していることが必要であり、ガラスからのアルカリ溶出がＴＦＴ性能に影響する恐れがあるため、無アルカリのガラス材が使用される。液晶パララックスバリア４４を構成するガラス板４４ａ、４４ｂも同様である。液晶パネルに使用される無アルカリガラスは電極やＴＦＴ製膜時の熱による変形を回避するために熱膨張係数を小さくするようにその素材や製法が種々工夫されており、そのコストも高い。
【００２８】
一方、表示用液晶パネル３６と液晶パララックスバリア４４との間に配置されるスペーサ部材４０は、表示装置が大型になれば、前述したように表示用液晶パネルと液晶パララックスバリアとの間隔を大きくする必要があり、例えば、４０インチの表示画面では５ｍｍ程度の間隔が必要になる。このため、スペーサ部材の透明度、部材コストを考慮する必要が生じる。
【００２９】
また、立体映像表示装置３０に用いられるバックライト３２による熱の影響も考慮する必要がある。特にバックライト３２が複数の冷陰極管を用いた直下型のものであれば発熱による影響が非常に高くなる。更に、表示用液晶パネル３６と液晶パララックスバリア４４はそれぞれ２枚の基板を用いるので、それぞれに基板表面が４面あり、またスペーサ部材４０にも基板表面が２面ある。立体映像表示装置３０はこれらを積層して構成しており、少なくとも基板表面が１０面存在する。そのため各部材の表面の平坦性や製造途中に生じた傷によってはニュートンリングやモアレ等が生じ、装置の表示品質に大きな影響を与えることになる。
【００３０】
本発明に係る立体映像表示装置３０においては、上記の観点から、表示用液晶パネル３６および液晶パララックスバリア４４のガラス板３６ａ、３６ｂ、４４ａ、４４ｂを無アルカリガラスで構成するのに対して、スペーサ部材４０を、表示用液晶パネルおよび液晶パララックスバリアを構成する無アルカリガラスとは異なるガラス材により構成したものである。
【００３１】
スペーサ部材４０のガラス材としては、例えば、無アルカリガラスのガラス板３６ａ、３６ｂ、４４ａ、４４ｂに対して熱膨張係数の大きいガラス材を用いることが好ましい。なぜならば、表示用液晶パネル３６はバックライト３２の直ぐ上に配置され、スペーサ部材４０は表示用液晶パネル３６の上に配置されるため、バックライト３２の発熱による影響はスペーサ部材４０よりも表示用液晶パネル３６を構成するガラス基板３６ａ、３６ｂに対して大きく作用するからである。
【００３２】
図２はバックライト３２の発熱による熱応力を示す模式図であり、（ａ）は熱応力の方向を示す図、（ｂ）は熱膨張によるパネルの歪みを模式的に表す図である。図２に示すように、スペーサ部材４０とガラス基板３６ａ、３６ｂを同じガラス材とした場合には、スペーサ部材４０の熱膨張よりガラス基板３６ａ、３６ｂの熱膨張が大きくなるため、スペーサ部材４０とガラス基板３６ｂの接合部（接着材等による固着部）で歪みを生じて、表示品質を低下させることになる。
【００３３】
本願の如くスペーサ部材４０として、上記のように表示用液晶パネル３６を構成するガラス基板３６ａ、３６ｂの熱膨張係数に比して大きな熱膨張係数を有するガラス材を用いることによってバックライト３２の熱による影響を減らすることができる。つまりバックライト３２に近い表示用液晶パネル３６の膨張する大きさと、表示用液晶パネル３６に比べバックライト３２から離れたスペーサ部材４０の膨張する大きさとの違いが少なくなるため、スペーサ部材４０とガラス基板３６ｂの接合部の歪みも減少する。
【００３４】
ガラス基板３６ａ、３６ｂに使用される無アルカリガラスに比して熱膨張係数の大きなガラス材としては、例えば、ソーダガラスを使用することができる。ソーダガラスの熱膨張係数は一般的に８５×１０^-7／°Ｃ〜９５×１０^-7／°Ｃ（０〜３００°Ｃ）程度であり、無アルカリガラスの熱膨張係数３０×１０^-7／°Ｃ〜５０×１０^-7／°Ｃ（０〜３００°Ｃ）に比べて十分に大きい。また、ソーダガラスはコストが安く、透明度も良好であり、熱によって変質し難く、平坦性もよく、傷がつく難い等の利点を有しており、立体映像表示装置に適したスペーサ部材とすることができる。なおガラス基板３６ａ、３６ｂに使用されるガラスとしては無アルカリガラスの他に、熱膨張係数が３０×１０^-7／°Ｃ（０〜３００°Ｃ）程度の硼珪酸系ガラスも使用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明に係る立体映像表示装置によれば、バックライトの発熱による表示用液晶パネルを構成するガラス基板とスペーサ部材との熱膨張による変形を調整することができる。スペーサ部材として、表示用液晶パネルを構成するガラス基板に比して熱膨張係数の大なるガラス基板、特に、ソーダガラスを使用することにより、アクリル等の材料に比べてスペーサ部材の透明度を確保することができ、コスト増を抑制することができる。また、ソーダガラスは変質し難く、平面度が高く、傷がつき難い等の利点を有しており、立体映像表示装置に適したスペーサ部材を備えた装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る立体映像表示装置の構成を示す図であり、（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＡ部の拡大図である。
【図２】バックライト３２の発熱による熱応力を示す模式図であり、（ａ）は熱応力の方向を示す図、（ｂ）は熱膨張によるパネルの歪みを模式的に表す図である。
【図３】パララックスバリア方式による立体映像表示の原理を示す模式図である。
【図４】特許文献１に開示された立体映像表示装置の一例の概略横断面図である。
【符号の説明】
３０ 立体映像表示装置
３２ バックライト
３６ 表示用液晶パネル
３６ａ 背面ガラス板
３６ｂ 前面ガラス板
３６ｅ 液晶
４０ スペーサ部材
４４ 液晶パララックスバリア
４４ａ ガラス板
４４ｂ ガラス板
４４ｃ 液晶
３４ 第１偏光板
３８ 第２偏光板
４６ 偏光板

Claims (3)

1. バックライトと、前記バックライトの上に配置された表示用液晶パネルと、前記表示用液晶パネルの上に配置されるとともに該表示用液晶パネルに接合されたスペーサ部材と、前記表示用液晶パネルとの間で前記スペーサ部材を配置させるように設けられた液晶パララックスバリアと、を有して構成される立体映像表示装置において、
   前記スペーサ部材は、前記表示用液晶パネルを構成するガラス基板とは異なるガラス材であって、前記表示用液晶パネルを構成するガラス基板に比べて熱膨張係数が大きく設定されていることを特徴とする立体映像表示装置。
2. 前記スペーサ部材は、ソーダガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
3. 前記表示用液晶パネルを構成するガラス基板は、無アルカリガラスであることを特徴とする請求項２に記載の立体映像表示装置。

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